ANÁLISE DA CONCENTRAÇÃO DE CLORO LIVRE, CLORO...
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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA CIVIL CURSO DE ENGENHARIA CIVIL ANTONY MURILLO COSTA BRUNO PAULUCCI CIANGA SILVAS RUAN REIS OJEA CASTRO ANÁLISE DA CONCENTRAÇÃO DE CLORO LIVRE, CLORO TOTAL, pH E TEMPERATURA EM ALGUNS PONTOS DE CONSUMO ABASTECIDOS PELA REDE PÚBLICA DE DISTRIBUIÇÃO NA CIDADE DE CURITIBA/PR TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO CURITIBA 2015
Transcript of ANÁLISE DA CONCENTRAÇÃO DE CLORO LIVRE, CLORO...
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA CIVIL
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ANTONY MURILLO COSTA
BRUNO PAULUCCI CIANGA SILVAS
RUAN REIS OJEA CASTRO
ANÁLISE DA CONCENTRAÇÃO DE CLORO LIVRE, CLORO TOTAL, pH E TEMPERATURA EM ALGUNS PONTOS DE CONSUMO
ABASTECIDOS PELA REDE PÚBLICA DE DISTRIBUIÇÃO NA CIDADE DE CURITIBA/PR
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
CURITIBA
2015
ANTONY MURILLO COSTA
BRUNO PAULUCCI CIANGA SILVAS
RUAN REIS OJEA CASTRO
ANÁLISE DA CONCENTRAÇÃO DE CLORO LIVRE, CLORO TOTAL, pH E TEMPERATURA EM ALGUNS PONTOS DE CONSUMO
ABASTECIDOS PELA REDE PÚBLICA DE DISTRIBUIÇÃO NA CIDADE DE CURITIBA/PR
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campus Curitiba.
Orientador: Prof. Dr. Flavio Bentes Freire
CURITIBA
2015
A todos e tudo que amamos.
AGRADECIMENTOS
Nos é difícil recordar todas as pessoas que nos ajudaram, direta e
indiretamente, durante essa extensa e complicada jornada, então citamos as
pessoas que estiveram mais presentes durante todo esse período e que
contribuíram profundamente na conclusão desse trabalho, mas é claro, não
desmerecendo os não citados, que por menor que seja a sua contribuição ela foi de
extrema importância, seja na forma de uma dúvida, um conselho, um gesto de
apoio, nós devemos a todos o nosso obrigado.
Ao orientador, Flávio Bentes Freire, pelas dicas, livros, conversas, puxões de
orelha e tudo mais que foi necessário para a conclusão deste trabalho, inclusive
trabalhar nas férias acadêmicas.
Aos professores da banca avaliadora, Karina Querne de Carvalho e
Fernando Hermes Passig, pelas críticas e orientações durante as correções deste
trabalho.
Aos nossos pais, Antonio e Vanderlene Costa, Roberto e Suzete Reis,
Edson e Sueli Silvas, por todo o amor e paciência que nos dispensaram. A todos os
nossos parentes, irmãos, irmãs, primos, avós pelo apoio e compreensão.
As nossas namoradas, Ana Paula, Karinne Akemi e Tatiane pela dedicação
e paciência com nosso extenso, trabalhoso e “tomador de tempo” trabalho. A todos
os amigos e colegas, por apoiar a ideia e promover encontros para descontrair,
mesmo sem entender nada do trabalho.
As professoras Janine Nicolosi Correa e Kátia Elissa Pruss Pinho, por
tirarem algumas de nossas dúvidas cruciais no final de nossa jornada.
Aos funcionários do Laboratório de Saneamento do DACOC, todos os
técnicos, bolsistas e estagiários, pela ajuda na calibração dos equipamentos.
Aos cobradores de ônibus, URBS, comerciantes, frentistas, gerentes e todos
aqueles que permitiram nossas medições em campo.
Aos professores do DACOC e colegas de curso, pela ajuda e conhecimento
repassado e a universidade UTFPR, pela oportunidade de fazer parte de um ótimo
grupo de pesquisadores e o reconhecido que nos é dispensado.
E enfim, a todos aqueles que de alguma maneira ajudaram neste trabalho.
“A vida é um paraíso, mas os homens não o
sabem e não se preocupam em sabê-lo.”
Fiódor Mikhailovich Dostoiévski
“A ciência nunca resolve um problema sem
criar pelo menos outros dez.”
George Bernard Shaw
RESUMO
COSTA, Antony M.; SILVAS, Bruno P. C.; CASTRO, Ruan R. O. Análise da concentração de cloro livre, cloro total, pH e temperatura em alguns pontos de consumo abastecidos pela rede pública de distribuição na cidade de Curitiba/pr. 2015. 91f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Civil), Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2015.
Os sistemas de tratamento e distribuição de água utilizam o cloro e seus derivados nas estações de tratamento para desinfecção da água, entretanto na rede de distribuição pode ocorrer contato com impurezas que contaminariam a água distribuída com organismos que podem provocar problemas de saúde aos usuários. Sendo assim, torna-se necessário manter um residual de cloro livre para garantir a potabilidade e a ausência de patógenos em todos os pontos de consumo, mas o cloro livre, ao entrar em contato com as substâncias presentes nas tubulações, reage e decai sua concentração ao longo do sistema, além disso, na legislação vigente não é permitido uso excessivo de cloro, pois esse pode ser prejudicial à saúde dos usuários pelo consumo constante. Sendo assim, mediu-se em alguns pontos da rede de abastecimento de água da cidade de Curitiba/PR as quantidades de cloro livre e total presentes na água, bem como o pH e a temperatura, para verificação do atendimento a legislação em vigor. Nas medições, utilizou-se um fotômetro para medir a concentração de cloro livre e total, pHmêtro portátil para pH e um termômetro para temperatura do líquido. Verificou-se com medições semanais, em 12 pontos da cidade de Curitiba, durante 19 semanas, em 4 bairros, atendidos pelas estações de tratamento de água Iguaçu e Passaúna, que nos pontos analisados na cidade de Curitiba, a Companhia de Saneamento Básico atende as premissas da Portaria do Ministério da Saúde nº 2914/2011, com concentração média de cloro residual livre de 0,97 ± 0,04 mg/L, dentro da faixa de 0,2 a 2 mg/L normativos, e pH 6,9 ± 0,2, respeitando o intervalo recomendado pelo Ministério da Saúde de 6 a 9,5. Para análise dos resultados, utilizou-se a teoria dos erros, inclusive com comparações entre os pontos, bairros e estações, a fim de verificar as diferenças referentes a tratamento, decaimento e atendimento da Portaria MS nº 2914/2011, com este tratamento dos dados percebeu-se o decaimento do cloro livre entre alguns pontos, sentidos de fluxo diferentes do estimado preliminarmente, pH e teor de cloro livre e total diferentes entre pontos abastecidos por estações distintas de tratamento, dentre as analisadas. Porém, observaram-se dificuldades nas análises referentes a decaimento, correlação do pH ou temperatura com teor de cloro livre na rede, por falta de informação sobre a rede de abastecimento existente e principalmente pela falta de dados relativos a quantidade de produtos químicos dosados na Estação e qualidade de água bruta do período de coleta, além de informações operacionais da Companhia que seriam vitais para análise de decaimento e correlação do pH com teor de cloro livre.
Palavras-chave: Cloro Livre. Desinfecção. Redes de Distribuição de Água. Padrão de Potabilidade.
ABSTRACT
COSTA, Antony M.; SILVAS, Bruno P. C.; CASTRO, Ruan R. O. Analysis of free chlorine concentration, total chlorine concentration, pH and temperature at some points of consumption supplied by public distribution network in Curitiba/PR. 2015. 91f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Civil), Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2015.
The systems of treatment and distribution of water use chlorine and derivatives in treatment plants to disinfect water, however in the distribution network can occurs contact with impurities that could contaminate the water distributed with organisms who can cause health problems for users. Therefore, it’s necessary to mantain a free residual chlorine to ensure potability and the absence of pathogens in all points of consumption, but the free chlorine, on contact with the substances present in the pipes, reacts and decays concentration throughout the system, in addition, in the current legislation isn’t allowed excessive use of chlorine, as this may be harmful to the health of users by constant consumption. So was measured at some points of the water supply network of the city of Curitiba / PR the free and total chlorine amounts present in water, as the pH and temperature, to verify compliance with the legislation in charge. In the measurements, is used a photometer to measure the concentration of free and total chlorine, phmeter for pH and a thermometer for fluid temperature. Occurred with weekly measurements, on 12 points in the city of Curitiba, for 19 weeks, in 4 neighborhoods, served by water treatment plants of Iguaçu and Passaúna, which this analyzed points in the city of Curitiba, the Basic Sanitation Company meets the premises of the Ministry of Health ordinance nº2914/2011, with an average concentration of free residual chlorine of 0.97 ± 0.04 mg/L, within the normative range of 0.2 to 2 mg/L, and pH 6.9 ± 0,2, respecting the range recommended by the Ministry of Health from 6 to 9.5. For data analysis, it has used the theory of errors, including comparisons between points, regions and treatment stations in order to verify the differences related to the treatment, decay and attendance of ordinance MS 2914/2011. With this process noticed that the decay of free chlorine between some points, different flow directions of the estimated preliminarily, pH, free and total chlorine content different between points served by different treatment plants, among the analyzed. However, there were difficulties in the analysis relative to decay, correlations of pH and temparature with free chlorine content in network, for lack of information about the existing supply network and mainly by the lack of data on the amount of chemicals measured in station and raw water quality in the collection period, as the operational informations about the Company that would be vital to decay analysis and correlations between pH and free chlorine content.
Keywords: Free Chlorine. Disinfection. Water Distribution Network. Potability Standards.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Cadeia produtiva do cloro e da soda. ..................................................... 21
Figura 2 - Estágios de cloração. ............................................................................. 32
Figura 3 - Mananciais de abastecimento da região metropolitana de Curitiba. ....... 36
Figura 4 - Planta geral do sistema de abastecimento separado por sistema produtor. ................................................................................................ 37
Figura 5 - Planta geral do sistema de abastecimento – principais unidades e interligações. ......................................................................................... 38
Figura 6 - Vista aérea da ETA Passaúna. .............................................................. 42
Figura 7 - Planta Geral do Sistema do Passaúna - Principais unidades componentes do Sistema. ..................................................................... 42
Figura 8 - Vista aérea ETA Iguaçu. ........................................................................ 43
Figura 9 - Reservatório do Portão.. ........................................................................ 44
Figura 10 - Reservatório do Batel. ............................................................................ 45
Figura 11 - Reservatório do São Braz. ..................................................................... 45
Figura 12 - Reservatório do Campo Comprido. Fonte: Google (2014). .................... 46
Figura 13 - Distribuição dos pontos de medição e reservatório - bairro Portão. ....... 53
Figura 14 - Distribuição dos pontos de medição e reservatório - bairro Batel. .......... 54
Figura 15 - Distribuição dos pontos de medição e reservatório - bairro São Braz....................................................................................................... 55
Figura 16 - Distribuição pontos de medição e reservatório - bairro Campo Comprido. ............................................................................................. 55
Figura 17 - Equipamento para análise de cloro residual e total. ............................... 57
Figura 18 - Termômetro tipo espeto INCOTERM. .................................................... 59
Figura 19 - Equipamento para análise de pH. .......................................................... 60
Figura 21 - Esquema dos Bairros Analisados........................................................... 66
Figura 22 - Curva de distribuição da análise global do teor de cloro livre. ................ 67
Figura 23 - Curva de distribuição da análise global do teor de cloro total. ................ 68
Figura 24 - Curva de distribuição da análise global do pH. ...................................... 69
Figura 25 - Curva de distribuição da análise do pH dos pontos atendidos pela ETA Passaúna. ..................................................................................... 69
Figura 26 - Curva de distribuição da análise do pH dos pontos atendidos pela ETA Iguaçu. .......................................................................................... 69
Figura 27 - Curva de distribuição da análise global da temperatura da água. .......... 70
Figura 28 - Provável sentido do fluxo de água nos pontos do Campo Comprido e São Braz. ........................................................................................... 76
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Propriedades físico-químicas do cloro.. .................................................. 20
Quadro 2 - Patógenos transmitidos através da ingestão de água. ........................... 27
Quadro 3 - Estações modernas de tratamento de água no mundo .......................... 28
Quadro 4 - Doenças e patógenos relacionados ao consumo de água. .................... 29
Quadro 5 - Principais características dos desinfetantes utilizados nos tratamentos de água ............................................................................. 33
Quadro 6 - Capacidade desinfetante ........................................................................ 33
Quadro 7 - Principais estações de tratamento de água no Brasil ............................. 35
Quadro 8 - Classificação dos mananciais de abastecimento de água da grande Curitiba. ................................................................................................. 39
Quadro 9 - Parâmetros da secretaria do meio ambiente do Paraná para classificação dos corpos hídricos. ......................................................... 40
Quadro 10 - Reservatórios presentes no sistema Passaúna .................................... 43
Quadro 11 - Principais modelos de decaimento do cloro em água. .......................... 47
Quadro 12 - Trihalometanos. ................................................................................... 49
Quadro 13 - Limites de THM’s pela OMS. ................................................................ 50
Quadro 14 - Efeito dos principais THM’s na saúde. ................................................. 50
Quadro 15 - Resumo dos pontos de coleta de amostra. .......................................... 56
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Resumo dos dados coletados da concentração de cloro livre. ................ 63
Tabela 2 - Resumo dos dados coletados da concentração de cloro total. ................ 64
Tabela 3 - Resumo dos dados coletados de temperatura da água.......................... 64
Tabela 4 - Resumo dos dados coletados de pH. ...................................................... 65
Tabela 5 - Análise dos dados coletados. .................................................................. 71
Tabela 6 - Comparação estatística dos resultados entre os bairros e ETA's para 2 desvios. ................................................................................................ 72
LISTA DE SIGLAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
BDCM Bromodiclorometano
CNTP Condições Normais de Temperatura e Pressão
DBCM Dibromoclorometano
DPD N,N-dietil-p-fenilenediamina
DQO Demanda Química de Oxigênio
DWD Drinking Water Directive
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IQAR Índice de Qualidade de Água em Reservatórios
MS Ministério da Saúde
NBR Norma Brasileira
OMS Organização Mundial da Saúde
PTFE Politetrafluoretileno
PVC Cloreto de polivinila
RMC Região Metropolitana de Curitiba
SDWA Safe Drinking Water Act
TBM Tribromometano
TCM Triclorometano
THM’s Trihalometanos
UTFPR Universidade Tecnológica Federal do Paraná
UV Ultravioleta
WHO World Health Organization
LISTA DE ACRÔNIMOS
ANA Agência Nacional de Águas
CONAMA Conselho Nacional de Meio Ambiente
CMAI Chemical Markets Association Inc.
DACOC Departamento Acadêmico de Construção Civil
ETA Estação de Tratamento de Água
IPPUC Instituto de Pesquisa e Planejamento Urbano de Curitiba
SANEPAR Companhia de Saneamento do Paraná
URBS Urbanização de Curitiba S/A
USEPA US Enviromental Protection Agency
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 15
2 OBJETIVOS ........................................................................................................ 17
2.1. JUSTIFICATIVA .............................................................................................. 17
3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................................................... 19
3.1. CLORO ............................................................................................................ 19
3.2. PRODUÇÃO DE CLORO ................................................................................ 20
3.3. TRATAMENTO DE ÁGUA ............................................................................... 23
3.4. DESINFECÇÃO NO EXTERIOR ..................................................................... 25
3.4.1. Legislação internacional ............................................................................... 25
3.4.2. Desinfecção nas principais estações de tratamento de água fora do Brasil ........................................................................................................................ 28
3.5. DESINFECÇÃO ............................................................................................... 29
3.5.1. Cloro ............................................................................................................ 30
3.5.2. Considerações finais .................................................................................... 32
3.6. CLORAÇÃO .................................................................................................... 34
3.7. SISTEMA DE TRATAMENTO EM CURITIBA/PR ............................................ 36
3.7.1. Mananciais de abastecimento ...................................................................... 36
3.7.2. Estações de tratamento de água .................................................................. 41
3.7.3. Reservatórios ............................................................................................... 44
3.8. DESVANTAGENS DO USO DO CLORO NA DESINFECÇÃO ........................ 46
3.8.1. Decaimento do cloro na água ....................................................................... 46
3.8.2. Trihalometanos na água tratada ................................................................... 48
4 MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................... 51
4.1. MEDIÇÃO DOS PARÂMETROS ..................................................................... 51
4.1.1. Escolha dos mananciais ............................................................................... 52
4.1.2. Pontos de coleta .......................................................................................... 53
4.1.3. Parâmetros analisados, frequência, equipamentos de medição ................... 56
4.1.4. Análise estatística ........................................................................................ 60
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ......................................................................... 63
5.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS .......................................................................... 63
5.2. RESULTADOS DO MONITORAMENTO ......................................................... 67
6 CONCLUSÕES ................................................................................................... 77
REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 79
APÊNDICE A – DADOS COLETADOS NAS MEDIÇÕES NO BAIRRO BATEL ..... 84
APÊNDICE B – DADOS COLETADOS NAS MEDIÇÕES NO BAIRRO CAMPO COMPRIDO ............................................................................................... 86
APÊNDICE C – DADOS COLETADOS NAS MEDIÇÕES NO BAIRRO PORTÃO ................................................................................................................. 88
APÊNDICE D – DADOS COLETADOS NAS MEDIÇÕES NO BAIRRO SÃO BRAZ ....................................................................................................................... 90
15
1 INTRODUÇÃO
A partir do século XVIII, com o aumento da preocupação com a proliferação
de doenças causadas pelo consumo de água infectada, os métodos de tratamento e
desinfecção evoluíram desde processos como a fervura, até modernos métodos de
filtração e uso de radiação na eliminação dos patógenos (PÁDUA, 2009).
O cloro, nas suas mais diversas formulações químicas, está presente no
tratamento de água desde os primórdios da história da desinfecção, datando do
início do século XX, e até hoje é amplamente utilizado nos sistemas de tratamento
espalhados pelo mundo. Independentemente das capacidades de produções das
estações, ou da época em que foram implantadas, o cloro, em suas mais diversas
formas, é uma constante no tratamento de água no Brasil e no mundo (DANIEL,
2001).
Atualmente no Brasil, entretanto, não é obrigatório que a etapa de
desinfecção seja executada utilizando cloro ou seus derivados, mas as Estações de
Tratamento de Água devem, obrigatoriamente, estabelecer concentração mínima de
cloro residual nas redes de distribuição de água potável, para possível eliminação de
patógenos que possam surgir nas tubulações devido a problemas originários na
execução ou durante a vida útil das instalações. Essas diretrizes estão apresentadas
no padrão de potabilidade atual, regulamentado pela Portaria MS nº 2914/2011 do
Ministério da Saúde (BRASIL, 2011). No documento em questão são estabelecidas
referências para uma série de parâmetros de qualidade, dentre eles o cloro livre
mínimo de 0,2 mg/L em qualquer ponto da rede, para que não haja riscos de
contaminação durante o consumo de água.
Na cidade de Curitiba (PR), o gerenciamento do sistema de abastecimento
de água, e consequentemente a disponibilização de água potável para população, é
de responsabilidade da Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR), sendo
a Secretaria Municipal da Saúde responsável pela vigilância da qualidade da água.
No entanto, em qualquer um desses órgãos o acesso aos laudos é direto. Diante de
uma questão de grande importância, como a divulgação da qualidade da água para
a população, não só a respeito do cloro, mas também de uma série de outros
16
indicadores, constata-se que a falta de esclarecimento pode levar à diminuição da
confiança no serviço, por parte dos usuários.
De fato, o consumo de água mineral no Brasil apresentou em 2012
crescimento de 7% em relação ao ano anterior (ASSIRATI, 2013). Comportamento
análogo também foi verificado pelo setor de filtros residenciais (equivocadamente
denominados “purificadores de água”), que movimentou 1 bilhão de dólares em
2013, sendo que a líder do segmento previa crescimento de 10% nas vendas para o
ano de 2014 (AQUINO, 2014), enquanto o crescimento populacional no Brasil foi de
0,9%, segundo estimativas do IBGE.
Atualmente, não há estudos que indiquem que a recusa por parte da
população ao consumo direto da água disponibilizada pelas concessionárias se deva
realmente a uma percepção sensorial, ou se apenas resultado de uma especulação
do brasileiro quanto a qualidade inadequada. No rol de justificativas pode-se ainda
incluir simplesmente questões de costume.
Bellingieri (2004) observa que “em todos os lugares do mundo,
independentemente da existência de serviços públicos de abastecimento de água
(bicas, chafarizes ou redes de encanamento), as populações sempre possuíram
costumes, técnicas ou equipamentos para tentar, domesticamente, tornar mais limpa
a água que consumiam”. O autor menciona ainda que “em São Paulo, a partir dos
últimos anos do século XIX e princípio do século XX, começaram a surgir, em livros,
almanaques e jornais, várias referências a aparelhos e equipamentos de filtração e
purificação de água para consumo doméstico”.
Diante do exposto, este trabalho tem como objetivo avaliar a concentração
de cloro livre, cloro total, pH e temperatura em alguns pontos da rede de distribuição
de água em Curitiba, verificando a conformidade com a padrão de potabilidade
estabelecido pela Portaria MS nº 2914/2011.
17
2 OBJETIVOS
O objetivo principal deste trabalho é analisar a concentração de cloro livre
em alguns pontos de consumo na rede pública de abastecimento de água na cidade
de Curitiba, para verificação do atendimento ao padrão de potabilidade. Partindo dos
mesmos dados tem-se como objetivos específicos:
Verificar a concentração de cloro total em alguns pontos de consumo
na rede pública de abastecimento de água na cidade de Curitiba;
Verificar o pH e a temperatura em alguns pontos de consumo na rede
pública de abastecimento de água na cidade de Curitiba;
Verificar o comportamento da concentração do cloro livre em pontos
consecutivos da rede.
2.1. JUSTIFICATIVA
A medição de cloro residual em alguns pontos da rede de distribuição de
Curitiba se justifica diante da importância de sua função na rede de distribuição, da
existência de um padrão de potabilidade, no qual são estabelecidos valores
máximos e mínimos para este elemento químico, e da divulgação dos resultados
não ser de fácil acesso à população.
A Sanepar divulga em seu endereço eletrônico somente valores médios das
últimas 30 medições. Não há informações quanto aos locais monitorados e a
frequência de análises. Já o órgão de fiscalização (Secretaria Municipal da Saúde)
não divulga qualquer informação sobre o planejamento e estratégia de coleta de
amostras, e nem os resultados. Mesmo que os resultados estejam dentro dos
valores estabelecidos, a falta de informação e prestação de contas à população
suscita diminuição na confiança do serviço.
Neste trabalho é levantado ainda outros fatores relevantes que não são
amplamente conhecidos, mas que possivelmente interferem na concentração de
cloro residual na rede e, certamente, são levados em consideração pela
18
concessionária no seu planejamento para manter os valores dentro da faixa
estabelecida: qualidade da água bruta, pH e temperatura da água.
19
3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
3.1. CLORO
O elemento químico cloro foi descoberto em 1774 pelo químico farmacêutico
sueco Carl Wilhelm Scheele ao realizar a reação de pirolusita, um mineral composto
basicamente de dióxido de manganês, e ácido muriático, hoje conhecido como ácido
clorídrico, liberando um gás amarelo-esverdeado de odor acre. Após estes
experimentos Scheele nomeou o gás de ácido oximuriático, achando tratar-se de um
composto de oxigênio. Em 1810 Humprey Davy propôs que tal gás era um novo
elemento químico batizando-o de klorós, do grego "verde pálido" ou "amarelo
verdoso" (LVQ-UNESP, 2014).
Em 1823, Berzelius, na elaboração da Tabela periódica, colaborou com a
hipótese de Davy da existência do elemento cloro, classificando-o no grupo dos
halogênios, junto com os então descobertos Flúor e Iodo. Os demais halogênios
Bromo, descoberto em 1826 por Antonio Balard, e Astato, sintetizado em 1940 por
Emilio Segrè, foram posteriormente alocados na Tabela junto a esse grupo (WHITE,
1998).
Presente na natureza usualmente na forma de compostos, devido a sua alta
reatividade, o cloro é um elemento abundante no planeta, em torno de 18000 ppm
na água do mar e 130 ppm na crosta terrestre, num total aproximado de 0,15% da
crosta terrestre.
Comumente encontrado na forma de cloreto de sódio (NaCl), o sal de
cozinha, em minerais como o silvina (KCl - cloreto de potássio) e a carnalita
(KMgCl3∙6H2O – cloreto hidratado de potássio e magnésio), ou ainda na forma de
gás (Cl2 – gás cloro) (WHITE, 1998).
Sendo altamente tóxico, o cloro já foi empregado como arma química,
principalmente durante os conflitos da 1ª e 2ª guerras mundiais, hoje sua mais
notada aplicação é como agente germicida, principalmente no tratamento de água.
Ainda pode ser citado como importante insumo na produção de papel, na
etapa de branqueamento da polpa, sendo essa função de alvejante outra importante
característica do cloro e seus compostos, na produção de tintas e solventes, na
20
fabricação de plásticos, principalmente o PVC (Policloreto de Vinila), medicamentos,
têxteis, inseticidas, entre outros. As características físico-químicas do cloro podem
ser observadas no Quadro 1.
Propriedades Físico-Químicas do Cloro
Elemento Químico Cloro
Símbolo Cl
Grupo VIIA
Número Atômico 17
Massa Atômica 35,453 u
Configuração Eletrônica 1s² 2s² 2p6 3s² 3p5
Classificação Não Metal
Densidade (gás cloro, CNTP) 3,214 kg/m³
Ponto de Fusão 171,6 K ( -101,4ºC)
Ponto de Ebulição 239,11 K ( -33,89ºC)
Entalpia de Fusão 3,203 kJ/mol
Entalpia de Ebulição 10,2 kJ/mol
Pressão de Vapor 1000 Pa a 170 K
Estrutura Cristalina Ortorrômbica
Eletronegatividade 3,16
Calor Específico 480 J/(kg∙K)
Condutividade térmica 0,089 W/(m∙K)
1º Potencial de Ionização 1251,2 kJ/mol
Spin 3/2
Quadro 1 – Propriedades físico-químicas do cloro Fonte: Adaptado de MIills et al. (1993).
Os dados presentes no Quadro 1, são referentes ao isótopo 35Cl, o mais
abundante no planeta (75,77% do Cl total) nas unidades do sistema internacional
(SI) e nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP) salvo onde indicado.
O cloro apresenta outros isótopos, sendo o único natural e estável o 37Cl.
3.2. PRODUÇÃO DE CLORO
A fabricação de cloro (Cl2) ou dos demais produtos utilizados na desinfecção
de água para consumo humano provém do complexo industrial soda-cloro. Esse
processo consiste em uma planta que, a partir de um processo eletrolítico, produz
21
hidróxido de sódio e cloro gasoso ao mesmo tempo na proporção 100 toneladas de
Cloro para 112 toneladas de NaOH, sendo impossível a produção de apenas um dos
produtos nesse processo. Portanto, o consumo de Cloro e Soda acompanha a
mesma curva de variação no mercado mundial (FERNANDES et al., 2009).
O processo como um todo pode ser resumido pela Figura 1, onde em um
primeiro passo é preparada solução de salmoura (água e cloreto de sódio), que
posteriormente passa para uma cuba de eletrólise. Os insumos são bastante simples
e de fácil obtenção, porém grande parte dos gastos desse tipo de indústria são
advindos do alto consumo energético, cerca de metade dos custos de produção
(FERNANDES et al., 2009).
Na Figura 1 estão apresentadas as recombinações químicas que geram os
gases hidrogênio e cloro, e os íons componentes do hidróxido de sódio, que irão se
recombinar para a formação de soda cáustica e hipoclorito de sódio. Todos esses
Figura 1 - Cadeia produtiva do cloro e da soda. Fonte: Adaptado de Fernandes et al., (2009).
22
componentes são posteriormente separados e refinados afim de aumentar a
concentração e pureza dos produtos visados.
Segundo Moraes (2011) e White (1998), atualmente são usadas três
tecnologias para a produção de soda-cloro, que diferenciam na etapa da eletrólise e
separação dos componentes, sendo elas:
Células de Mercúrio: método mais antigo utilizado, onde é empregado
um cátodo revestido de mercúrio. Este processo produz hidróxido de
sódio mais puro que os outros dois métodos, porem gera pequenos
desprendimentos de mercúrio do cátodo (cerca de 3,5g por tonelada
produzida) criando um grave problema ambiental na disposição dos
efluentes do processo fabril. Hoje esse processo é desencorajado ou
ainda proibido na maioria dos países.
Células de Diafragma: Consiste num conjunto cátodo-ânodo de aço e
titânio revestido de platina e um diafragma de asbeto, teflon e PTFE
funcionando como separador, permitindo a passagem do hidróxido de
sódio por difusão elétrica. Esse método reduz muito a geração de
impurezas como o hipoclorito de sódio, porém e necessário a
utilização de matérias primas mais puras e uma posterior célula de
concentração de NaOH. Por se tratar de uma membrana porosa é
muito comum a obstrução e selamento dos poros, portanto se faz
necessária uma manutenção e troca constantes da membrana, sendo
expressivos os custos dessa etapa.
Células de Membrana: Similar as células diafragma, possui uma
membrana sintética seletiva que permite a passagem de íons sódio e
retém a hidroxila e cloretos. Esse método possui um alto atrativo por
ser aparentemente não poluente, com consumo menor de energia
elétrica e produção mais pura de cloro e soda, porém, por ser uma
tecnologia recente seu custo de implantação é elevado.
No Brasil a produção de soda-cloro é obtida pelos métodos de célula de
diafragma nas plantas mais recentes e células de mercúrio nas antigas. O cloro sai
do processo de eletrólise no estado gasoso, o qual é resfriado a baixas pressões e
23
transformado em líquido. Sendo comercializado nesta forma em tanques ou cilindros
(FERNANDES et at., 2009).
Os principais compradores das indústrias de soda-cloro no mercado são de
NaOH, os produtores de alumínio e outros metais não ferrosos, utilizado em banhos
químicos, a fabricação de papel, na fase de dissolução de cavacos para obtenção de
celulose, na indústria petroquímica, nos mais diversos usos, na fabricação de
detergentes, produtos de limpeza e alimentos. O cloro e seus derivados são
geralmente destinados à fabricação de papel, no processo de branqueamento das
fibras, ao tratamento de água e maciçamente na produção de plásticos,
principalmente o PVC (Cloreto de polivinila) (FERNANDES et al., 2009).
Segundo dados levantados pela CMAI (Chemical Markets Association, Inc.)
no ano de 2007, 6% do Cloro produzido no mundo (aproximadamente 3,3 milhões
de toneladas) foi destinado a tratamento de água (CMAI, 2008).
3.3. TRATAMENTO DE ÁGUA
Segundo Pádua (2009), a Engenharia Sanitária moderna começou apenas
na metade século XIX após as grandes epidemias decorrentes da falta de higiene
que afligiu a Europa desde a idade média até a referida data. Entretanto, antes disso
havia históricos de tratamento rudimentares de água para consumo humano, como
fervura, aquecimento através da radiação solar na Índia em 4000 A.C e no Egito, em
1500 A.C, um coagulante a base de alumínio.
Porém, na Idade Média, não se buscaram novas soluções, somente após o
século XVII que as pesquisas intensificaram, e junto com as teorias microbianas de
Pasteur e o estudo de Snow sobre a veiculação de microrganismos pela água,
chegou-se ao tratamento com filtros no fim do século XIX e no início do século XX foi
implantado no Missouri/USA o primeiro tratamento para abastecimento público com
água clorada.
Até metade do século XX as pesquisas foram voltadas para desinfecção e
clarificação da água, consolidando e sendo aplicados os sistemas convencionais
24
atualmente, como além dos citados filtração e cloração, a coagulação, floculação e
decantação (PÁDUA, 2009).
E desde então, o cloro é o desinfetante mais utilizado em desinfecção de
águas públicas, seja em forma líquida ou gasosa, como pré-desinfecção ou pós-
cloração. São utilizados em menor escala como desinfetantes ainda o ozônio, o
permanganato de potássio, a mistura de ozônio com peróxido de hidrogênio e íons
ferro (DANIEL, 2001).
No Brasil, o primeiro sistema de Abastecimento de Água foi a Cantareira
(antigo, não é o mesmo utilizado hoje) iniciado em 1857 e concluído em 1877 no
estado de São Paulo. Porto Alegre e Rio de Janeiro vieram subsequentemente, nos
anos de 1861 e 1876 respectivamente. Mas somente na capital carioca, foi
construído uma Estação de Tratamento de Água, de nível considerado internacional,
na época, com 6 filtros rápidos e decantadores do tipo Dortmund (PAULI, 2008).
Em Curitiba, o primeiro sistema de Abastecimento de Água foi do Alto São
Francisco, no ano de 1904, que também deu origem ao reservatório mais antigo do
Estado, recebeu o nome do sistema e está operando até hoje. A primeira estação
de Tratamento do estado, hoje está desativada, foi a do Tarumã na divisa entre os
municípios de Curitiba e Pinhais (SANEPAR, 2014a).
O tipo e nível de tratamento de água dependem do uso após este processo.
Para abastecimento da população, o tratamento deve garantir atendimento aos
padrões de potabilidade, conforme resolução do Ministério da Saúde, inclusive a não
veiculação de organismos patogênicos. O tipo de tratamento também, dependerá da
qualidade da água captada, denominada como água bruta (antes do tratamento).
Conforme Di Bernardo e Dantas (2005), qualquer qualidade de água bruta
pode ser tratada e tornada potável. Entretanto, a viabilidade técnica e econômica é
fator preponderante para as escolhas do tipo de tratamento a ser adotado. Os
tratamentos de água podem ser separados com utilização de coagulantes, ou não.
Para tratamento sem uso de coagulantes podem ser utilizadas as técnicas de
filtração direta ou captação direta de poços artesianos profundos. Com utilização de
coagulantes podem ser as estações de ciclo completo, o mais utilizado no Brasil,
filtração dupla, entre outros menos utilizados. Independentemente do tipo de
tratamento adotado, podem ser feitas correções na água bruta, como do pH, e é
25
obrigatória a desinfecção, a fluoretação e a manutenção de cloro residual, conforme
resolução ministerial (JANUÁRIO, 2005).
O tratamento convencional, também conhecido por “ciclo completo”, envolve
as seguintes etapas: coagulação, floculação, decantação ou flotação, filtração,
desinfecção, fluoretação e correção de alcalinidade, se necessário. Há na literatura
(RICHTER e AZEVEDO NETTO, 1991; DI BERNARDO e DANTAS, 2005; PÁDUA,
2009) descrições aprofundadas a respeito dessas etapas de tratamento de água.
Portanto, em função do escopo principal estar vinculado ao cloro, o enfoque será
dado à desinfecção.
3.4. DESINFECÇÃO NO EXTERIOR
3.4.1. Legislação internacional
A preocupação com a tratamento de água é de âmbito mundial, devido,
principalmente, à transmissão de doenças, criando riscos de epidemias caso não
seja feito controle de qualidade da água servida à população através do sistema de
coleta, tratamento, reservação e distribuição.
No documento publicado pela Organização Mundial da Saúde (OMS)
Guidelines for Drinking-Water Quality o controle de qualidade da água com relação a
patógenos é um dos itens mais discorridos e frisados quanto a sua importância,
sendo que o processo de desinfecção com cloro é altamente recomendado, por ser
um método simples e com grande eficiência na remoção de bactérias e vírus, porém
não tão eficiente com relação a protozoários (WORLD HEALTH ORGANIZATION,
2011).
Outro aspecto levantado pela OMS é a manutenção de 0,2 - 0,5 mg/L de
cloro residual nas tubulações de distribuição, quando essas existirem, para evitar a
infecção da água já tratada. Esse residual também é importante em sistema que
tenham reservatórios, pois a presença de cloro e com um tempo de exposição
maior, os cistos dos protozoários do gênero Giardia são eliminados. Outra
26
recomendação da OMS é quanto a dosagem de cloro livre que é de 2,0 mg/L,
quando a turbidez da água estiver abaixo de 10 UNT, e o dobro disso, 4,0 mg/L,
quando a turbidez for superior a 10 UNT (WORLD HEALTH ORGANIZATION, 2011).
Ainda nessas diretrizes de tratamento de água, a OMS cita a formação de
trihalometanos (THM) como um problema na utilização de cloro como desinfetante, e
como profilaxia sugere que a dosagem de cloro seja menor, desde que a
desinfecção seja eficiente, ou que se aliem outros métodos, como coagulação,
ozônio ou radiação UV, para essa redução de dosagem. Ainda é citada a
substituição de cloro gasoso ou na forma de hipoclorito por dióxido de cloro e
monocloroaminas que possuem reatividade menor, portanto, menor probabilidade de
formação de THM, mas volta-se ao dilema de dosagem suficiente e monitoramento
para eliminação eficiente de patógenos (WORLD HEALTH ORGANIZATION, 2011).
A norma americana SDWA (Safe Drinking Water Act) implementada pela
USEPA (US Enviromental Protection Agency) informa que sistemas que utilizam a
cloração como método de desinfecção devem estabelecer 4,0 mg/L como máximo
residual de cloro livre, sendo esse mesmo valor válido para cloroaminas. Para
utilização de dióxido de cloro fica estipulado um máximo de 0,8 mg/L. Essa norma
não estipula valores mínimos de concentração residual nas redes de distribuição.
Assim como no Brasil, não existe a obrigatoriedade da utilização de sistemas de
desinfecção com cloro. Porém, pela fácil utilização e custos acessíveis, é um dos
métodos mais utilizados nos Estados Unidos da América (USEPA, 1998).
A SDWA ainda estipula valores máximos para concentrações de THM em
0,080 mg/L e 0,060mg/L para ácidos haloacéticos. No Quadro 2 é apresentada a
eficiência do cloro como desinfetante, o que justifica a recomendação de seu uso.
27
Patógeno Significância para Saúde
Persistência no
abastecimento de água
Resistência ao cloro
Infecciosidade relativa
Importante fonte aminal
Bactérias
Burkholderia pseudomallei
Alto Pode se multiplicar
Baixo Baixa Não
Campylobacter jejuni, C. coli
Alto Moderado Baixo Moderada Sim
Escherichia coli – Patogenico
Alto Moderado Baixo Baixa Sim
E. coli – Enterohemorrágico
Alto Moderado Baixo Alta Sim
Francisella tularensis
Alto Longo Moderado Alta Sim
Legionella spp. Alto Pode se multiplicar
Baixo Moderada Não
Leptospira Alto Longo Baixo Alta Sim
Mycobacteria (nontuberculous)
Baixo Pode se multiplicar
Alto Baixa Não
Salmonella Typhi Alto Moderado Baixo Baixa Não
Other salmonellae Alto Pode se multiplicar
Baixo Baixa Sim
Shigella spp. Alto Curto Baixo Alta Não
Vibrio cholerae Alto Curto para longo
Baixo Baixa Não
Vírus
Adenoviroses Moderada Longo Moderado Alta Não
Astroviroses Moderada Longo Moderado Alta Não
Enteroviroses Alto Longo Moderado Alta Não
Hepatite A Alto Longo Moderado Alta Não
Hepatite E Alto Longo Moderado Alta Potencialmente
Noroviroses Alto Longo Moderado Alta Potencialmente
Rotaviroses Alto Longo Moderado Alta Não
Sapoviroses Alto Longo Moderado Alta Potencialmente
Protozoários
Acanthamoeba spp. Alto Pode se multiplicar
Alto Alta Não
Cryptosporidium hominis/parvum
Alto Longo Alto Alta Sim
Cyclospora cayetanensis
Alto Longo Alto Alta Não
Entamoeba histolytica
Alto Moderado Alto Alta Não
Giardia intestinalis Alto Moderado Alto Alta Sim
Naegleria fowleri Alto Pode se multiplicar
Baixo Moderada Não
Helmintos
Dracunculus medinensis
Alto Moderado Moderado Alta Não
Schistosoma spp. Alto Curto Moderado Alta Sim
Quadro 2 - Patógenos transmitidos através da ingestão de água.
Fonte: Adaptado de WHO ( 2011).
28
A União Europeia, através do Comitê Europeu lançou o programa Drinking
Water Directive (DWD) no qual é estipulado que os países membros devem seguir
índices de desinfecção e presença de substâncias químicas mínimos e máximos,
porém permite que cada país siga sua própria legislação e métodos de tratamento
que achar conveniente, não estipulando o uso obrigatório de cloro. O cloro é citado
como principal método de desinfecção, porém são feitas considerações quanto a
sua utilização na forma gasosa e formação de THM, sugerindo a utilização da
cloroaminas (DWD, 1998).
3.4.2. Desinfecção nas principais estações de tratamento de água fora do Brasil
Fora do Brasil, a situação dos mananciais para captação de água potável
não é muito diferente das grandes capitais brasileiras (VICTORINO, 2007), os
mananciais encontram-se bastante degradados e com necessidade de tratamentos
avançados para adaptar-se as possíveis captações de água, sendo assim
necessário investir em grandes tratamentos para desinfecção e retirada de
poluentes ou processos dessalinizadores que tornam o investimento oneroso, tanto
no investimento inicial quanto na operação, devido as grandes distâncias do
manancial (ACCIONA, 2014; DEGREMONT, 2014). Entre alguns projetos modernos
europeus, asiáticos ou de países americanos encontram-se os apresentados no
Quadro 3.
Estação País Vazão (L/s) Desinfetante Tratamento Fonte
Alicante Espanha 3.000 Hipoclorito de sódio Osmose Inversa
Degremont (2014) Koudiat Argélia 4.800 Cloro gasoso Convencional
Santa Bárbara Holanda 300 Ultra Violeta Osmose Reversa
Zocuca Espanha 250 Cloro gasoso Convencional
Acciona ( 2014) Las Copas Espanha 250 Cloro gasoso Convencional
Soria Espanha 250 Cloro gasoso Convencional
Juan Manoel de Rosas
Argentina 11.000 Cloro gasoso Convencional Bourroul(2010); Aysa ( 2014)
Quadro 3 – Estações modernas de tratamento de água no mundo
29
3.5. DESINFECÇÃO
Segundo Daniel (2001), a desinfecção tem como funções controlar a
veiculação hídrica e inativar os organismos patogênicos. Auxilia a redução da
mortalidade infantil e da proliferação de doenças, consequentemente aumentando a
qualidade de vida da população abastecida pelo sistema.
Conforme explica Pires (1997), a desinfecção não inativa todos os
organismos, só os causadores de doenças, pois somente na esterilização todos os
organismos são eliminados. São basicamente quatro tipos de organismos que
causam doenças nos seres humanos: bactérias, vírus, protozoários e helmintos. As
doenças mais comuns causadas por bactérias veiculadas pela água, quando não
desinfetada, são a febre tifoide, paratifóide, cólera e disenteria bacilar, pelos vírus a
poliomielite e a hepatite infectuosa. Tem-se um resumo das doenças e dos tipos de
organismos no Quadro 4.
Organismos Doenças
Bactérias
Salmonella typhi Febre Tifóide
Salmonella spp. Salmoneloses
Shigella Shigeloses (Desinteria Bacilar)
Escherichia coli patogênica Gastroenterites
Vibrio Cholerae Cólera
Legionella pneumophila Doenças Legionários
Leptospira Leptospirose
Vírus
Enterovirus Poliomielite, Gastroenterites
Rotavirus Gastroenterites
Virus da Hepatite A Hepatite A
Adenovirus Doenças Respiratórias, Conjuntitives
Protozoários Entamoeba histolytica Amebiase
Giardia lambia Giardiase
Helmintos
Ascaris lumbricoides Verminoses
Enterobius vermiculares Verminoses
Schistossma mansoni Esquitossomose
Quadro 4 - Doenças e patógenos relacionados ao consumo de água.
Fonte: Cetesb (1992).
30
A ação dos desinfetantes ocorre através de desarranjo ou destruição de
organização celular, tornando as enzimas não funcionais ou destruindo a parede
celular, interferindo no crescimento e biossíntese (DANIEL, 2001).
Os desinfetantes para tratamento de água podem ser classificados em dois
grandes grupos: físicos, tais como a radiação ultravioleta (também chamada de
radiação UV) e o calor, ou agentes químicos, como o ozônio, o cloro e seus
derivados (PIRES, 1997), apresentados a seguir.
3.5.1. Cloro
Hipoclorito de Sódio
O hipoclorito de sódio é resultado da mistura de cloro gasoso em solução de
hidróxido de sódio. Possui pH entre 9 e 11, entretanto com baixo teor de cloro entre
12 a 15% da massa. Deve-se tomar cuidado com estocagem, pois o mesmo, após a
mistura, inicia-se a decomposição do cloro ativo inicial, inviabilizando a estocagem
do produto durante tempos mais longos, podendo ser instalados sistemas de
geração de solução dentro das estações de tratamento (DI BERNARDO e PAZ,
2008).
Hipoclorito de Cálcio
O hipoclorito de Cálcio (Ca(ClO)2 2H2O) é comercialmente encontrado na
forma granulada ou em tabletes e possui maior quantidade de cloro disponível, entre
45 a 50% da massa, levando assim uma vantagem sobre o hipoclorito de sódio,
conseguindo-se reduzir volumes ocupados nas Estações. Prepara-se a solução em
tanques de resina ou polietenos com agitadores e bombas dosadoras (DI
BERNARDO e PAZ, 2008).
Cloro Líquido ou Gasoso
Comercialmente, o cloro é encontrado na forma líquida ou gasosa, em
carretas ou cilindros. Entretanto, para aplicação no tratamento de água, a forma
líquida deve sofrer processo de vaporização, dosagem e depois injeção
pressurizada. Em ambos os casos, é necessário controladores e lavadores de gases
31
para evitar problemas com contaminação e intoxicações decorrentes do cloro
gasoso.
É normalmente utilizado nas estações de grande porte, por economizar
volumes ocupados dentro da estação e reduzir problemas logísticos no
abastecimento dos desinfetantes, comparando-se com Hipoclorito de Cálcio ou
Sódio (DI BERNARDO e PAZ, 2008).
Dióxido de Cloro
O Dióxido de Cloro é utilizado tanto como oxidante como desinfetante. Pode
ser gerado com clorato de sódio ou clorito de sódio com ácidos. São normalmente
utilizados com geradores dentro das Estações de Tratamento (DI BERNARDO e
PAZ, 2008).
Os produtos à base de cloro geram subprodutos após sua utilização
classificados como orgânicos, halogenados e inorgânicos. Dentre os orgânicos
encontram-se aldeídos, acetonas entre outros, e esses resíduos aparecem também
nas desinfecções com ozônio. Nos halogenados, os trihalometanos são os mais
comuns e mais preocupantes dentro dos sistemas de distribuição de água. Nos
inorgânicos, os cloritos e cloratos, associados à exposição solar. Os subprodutos
gerados são dependentes da qualidade da água bruta, do tempo de contato, do
desinfetante utilizado, além do tratamento utilizado (DANIEL, 2001).
Cloração ao Break Point
Existem três métodos para aplicação de cloro: a cloração simples, a amônia
cloração e a cloração ao break-point ou ponto de quebra. A cloração simples trata-se
de uma quantidade de cloro ou composto clorado aplicado durante um tempo de
contato pré-determinado, de tal forma que não há preocupação com a demanda
imediata, podendo não desinfeta de forma eficiente a água. A amônia-cloração
corresponde ao método de adição de composto clorado simultaneamente a amônia,
que é eficaz na remoção do odor e sabor gerado pelos compostos clorofenóis.
Entretanto, pode não ocorrer a oxidação completa das cloraminas e as mesmas
podem consumir o cloro residual livre, que garantirá a desinfecção ao longo do
sistema (DI BERNARDO, 2005). Na Figura 02 pode ser observado os estágios do
processo de cloração ao break point.
32
Figura 2 - Estágios de cloração
Fonte: Di Bernardo (2005).
A cloração ao break point é realizada em condições controladas, suprindo a
demanda imediata e oxidando as cloraminas formadas ao longo do processo,
propiciando maior probabilidade que somente o cloro residual livre resulte após o
contato, além de garantir a desinfecção. Esse método é o mais utilizado em
sistemas públicos de abastecimento de água (DI BERNARDO, 2005).
3.5.2. Considerações Finais
Segundo Richter e Azevedo Netto (1991), o cloro é o desinfetante mais
utilizado, pois é fácil de ser obtido, em qualquer uma de suas formas, de fácil
aplicação, baixo custo, além de deixar o residual para garantia de desinfecção da
água até seu ponto de consumo, conforme portaria MS 2914/2011 (BRASIL, 2011).
Outra vantagem, além dos fatores econômicos, é que o cloro consegue
eliminar a maioria dos patogênicos encontrados comumente nos corpos hídricos. No
33
Quadro 5, estão indicadas as capacidades de desinfetantes conforme os
tratamentos preliminares e os organismos patogênicos.
Característica Cloro Hipoclorito de Sódio Ozônio Radiação UV
Inativação de microorganismos
alta alta alta alta
Solubilidade baixa alta alta não avaliável
Toxidade ao homem altamente tóxico tóxico tóxico tóxico
Homogeneidade homogêneo homogêneo homogêneo não avaliável
Penetração alta alta alta moderado
Disponibilidade baixo custo custo moderadamente baixo
custo moderadamente alto
custo moderadamente alto
Quadro 5 - Principais características dos desinfetantes utilizados nos tratamentos de água
Fonte: Adaptado de Pires (1997).
No Quadro 6, encontram-se as principais características dos desinfetantes
utilizados nos sistemas de tratamento.
Organismos-alvo Com Tratamento Convencional Sem Tratamento
Grupo coliformes
Cloro e hipocloritos Cloro e hipocloritos
Cloraminas Dióxido de cloro
Dióxido de cloro Desinfecção interativa
Ozônio
UV
Desinfecção interativa
Cistos de Giardia
Cloro e hipocloritos Cloro e hipocloritos
Cloraminas Dióxido de cloro
Dióxido de cloro Desinfecção interativa
Desinfecção interativa
Vírus
Cloro e hipocloritos Cloro e hipocloritos
Cloraminas Dióxido de cloro
Dióxido de cloro UV
Ozônio Desinfecção interativa
UV
Desinfecção interativa
Oocistos de Cryptosporidum
Dióxido de cloro Dióxido de cloro
Ozônio Desinfecção interativa
Desinfecção interativa
Quadro 6 - Capacidade desinfetante
Fonte: Adaptado de USEPA (1999).
34
3.6. CLORAÇÃO
A desinfecção utilizando cloro tem como principal responsável o ácido
Hipocloroso HOCL, que é gerado após dissolução do gás cloro com água, conforme
Equação (1) e Equação (2) (TRIMBOLI, 2006).
Cl2+ H2O = HOCl + OCl ( 1 )
HOCl = H + OCl ( 2 )
Para os compostos clorados, utilizando hipoclorito de sódio, conforme
Equação (3):
Na(OCl)2 + H2O = Na + OCl + H2O ( 3 )
Utilizando hipoclorito de cálcio, conforme Equação (4):
Ca(OCl)2 + H2O = Ca2 + 2OCl + H2O ( 4 )
Denomina-se cloro residual livre a quantidade de íons hipoclorito (OCl) e
ácido hipocloroso (HOCl), e o cloro total como a quantidade de cloro reagida ou não
com os elementos presentes na água. Vieira et al. (2004) informam que, quanto
maior a quantidade de substâncias químicas, orgânicas ou inorgânicas, maior o
consumo de cloro residual livre, oferecendo menor garantia de desinfecção no ponto
de consumo, além de maiores dosagens de cloro na estação.
Vieira et al. (2004) apontam alguns motivos que permitem entrada de
substâncias no sistema, como reparos e conexões em tubulações, pontas de
35
tubulação, tubulações antigas em ferro fundido, limpeza e manutenção do sistema e
a qualidade da água bruta. Segundo os autores, além do consumo de cloro livre pela
reação com substâncias, outros fatores também reduzem o cloro livre presente na
água, como tempo de detenção em reservatórios, quantidade de pontos de
ramificação de redes e velocidade de escoamento.
Conforme já mencionado, no Brasil é obrigatória a manutenção de cloro
residual em redes públicas de abastecimento de água, conforme Portaria MS
nº2914/2011 do Ministério da Saúde, deve-se manter, no mínimo, uma concentração
de 0,2 mg/L de cloro residual livre ou de 2 mg/L de cloro residual combinado em
toda a rede de distribuição, mesmo que seja utilizado outro desinfetante na estação
de tratamento. Entretanto, recomenda-se teor de cloro residual abaixo de 2 mg/L e
pH entre 6,0 a 9,5.
As principais estações de tratamento de água no Brasil utilizam a cloração
no processo de desinfecção, além da manutenção da taxa de cloro livre para
desinfecção do sistema de distribuição, conforme Quadro 7.
Estação Localização Vazão (L/s) Desinfetante Tratamento Fonte
Guandu Rio de Janeiro 43.000 Cloro Gasoso Convencional CEDAE (2014)
Guaraú São Paulo 33.000 Cloro Gasoso Convencional DAE-SCS (2014)
Rio das Velhas Minas Gerais 6.000 Cloro Gasoso Convencional Belo Horizonte (2010)
Iguaçu Curitiba 3.600 Cloro Gasoso Convencional Sanepar (2012a)
Passaúna Curitiba 2.400 Cloro Gasoso Convencional Sanepar (2012b)
Quadro 7 – Principais estações de tratamento de água no Brasil
36
3.7. SISTEMA DE TRATAMENTO EM CURITIBA/PR
3.7.1. Mananciais de abastecimento
Os mananciais que atendem a região metropolitana de Curitiba estão
cadastrados na Agência Nacional de Águas (ANA) e são os detalhados no mapa da
Figura 3.
Figura 3 - Mananciais de abastecimento da região metropolitana de Curitiba. Fonte: (ANA, 2014).
Conforme cadastro na ANA, a região metropolitana é abastecida por quatro
sistemas produtores: Iraí, Iguaçu, Miringuava e Passaúna. Alguns municípios da
região metropolitana recebem complementos de poços artesianos como Campo
Largo e a região do Karst. Com esses dados, compatibilizou-se com a planta
operacional dos sistemas produtores e planta regional do Sistema de Abastecimento
de Água da Capital, nas Figuras 4 e 5, respectivamente. Com as imagens, foi
1- Sistema produtor Iguaçu; 2- Sistema produtor Iraí; 3- Sistema produtor Passaúna; 4- Sistema produtor Miringuava.
37
possível identificar os mananciais que abastecem cada região da cidade de Curitiba,
exclusivamente.
Figura 4 - Planta geral do sistema de abastecimento separado por sistema produtor.
Fonte: SANEPAR (2012a).
38
Figura 5 - Planta geral do sistema de abastecimento – principais unidades e interligações.
Fonte: SANEPAR (2012a)
39
Constatou-se que todos mananciais e captações que abastecem a cidade de
Curitiba também abastecem as cidades da Região Metropolitana, por isso tal
sistema é considerado integrado, e possui capacidade de manobras operacionais
para supressão temporária de sistemas produtores, sendo eventos sazonais e
programados.
Foi realizada compatibilização com os dados da Secretaria Estadual de Meio
Ambiente do Paraná, que monitora a qualidade das águas e distribui em classes os
mananciais, variando de I a V, no qual V é o mais degradado. Além disso, elabora o
índice IQAR (Índice de Qualidade de Água em Reservatórios) que varia de 1 a 6,
sendo 6 a pior qualidade, disponibilizando os dados sazonalmente, conforme
Quadro 8.
Reservatório IQAR Classe
Passaúna - Estação Barragem >3,4 Classe III - moderadamente degradado
Passaúna - Estação Olaria 3,3 Classe III - moderadamente degradado
Piraquara I 2,6 Classe III - moderadamente degradado
Iraí 4,2 Classe IV - criticamente degradado a poluído
Alagados 3,2 Classe III - moderadamente degradado
Quadro 8 - Classificação dos mananciais de abastecimento de água da grande Curitiba.
Fonte: SEMA (2014).
Tal classificação é baseada nos parâmetros da Secretaria, que são
diferentes da classificação de Corpos Hídricos do CONAMA. No Quadro 9 são
informados os parâmetros quantitativos para análise pela Secretaria Estadual de
Meio Ambiente.
40
Variáveis "i" Classe I Classe II Classe III Classe IV Classe V Classe VI
Déficit de oxigênio (%)
<5 6 - 20 21 - 35 36 - 50 51 - 70 >70
Fósforo Total (P - mg/L)
< 0,010 0,011 - 0,025 0,026 - 0,040 0,041 - 0,085 0,086 - 0,210 >0,210
Nitrogênio Inorgânico Total (N -
mg/L)
< 0,15 0,16 - 0,25 0,26 - 0,60 0,61 - 2,00 2,00 - 5,00 >5,00
Clorofila a (mg/m³)
< 1,5 1,5 - 3,0 3,1 - 5,0 5,1 - 10,0 11,0 - 32,0 >32
Disco de Secchi (m)
> 3 3 - 2,3 2,2 - 1,2 1,1 - 0,6 0,5 - 0,3 <0,3
DQO (mg/L) < 3 3 - 5 6 - 8 9 - 14 15 - 30 >30
Tempo de residência
(dias) < 10 11 - 40 41 - 120 121 - 365 366 - 550 >550
Profundidade média (m)
> 35 34 - 15 14 - 7 6 - 3,1 3 - 1,1 <1
Fitoplancton (diversidade de espécies)
baixa, sem
predom. de
espécies
média a alta, sem predom. de espécies
média a alta, com predom. de espécies
reduzida, com predom. de espécies
reduzida, com predom. de
espécies
muito reduzida,
com predom. de
espécies
Fitoplancton (florações)
sem rara eventual frequente freqüente - perm. permanente
Quadro 9 - Parâmetros da secretaria do meio ambiente do Paraná para classificação dos corpos hídricos.
Fonte: SEMA (2014).
Sendo assim, as seis classes de qualidade de água estabelecidas, segundo
seus níveis de comprometimento, pela Resolução CONAMA 357/05, determina à
restrição a utilização a partir da classe IV, e esta inclusive, de águas doces para
abastecimento público (BRASIL, 2005).
Comparando-se ao sistema da Secretaria para classificação dos corpos
hídricos, percebe-se que nessa metodologia com os parâmetros demonstrados do
Quadro 9, a qualidade de água para abastecimento humano é possibilitada até a
classe IV, e por isso há divergência dos dados da secretaria com relação ao
CONAMA, pois os intervalos de qualidade são diferentes. Sendo assim, as
captações de água da região metropolitana de Curitiba estão em conformidade com
as legislações vigentes, apesar da diferenciação na classificação.
41
3.7.2. Estações de tratamento de água
A Estação de Tratamento do Passaúna foi inaugurada em 1986 e tem
capacidade de tratamento de 2400 L/s, divididos em quatro módulos de tratamento,
com vazões equidistribuídas. Cada módulo possui quatro decantadores, seis filtros e
um floculador mecânico. Localiza-se na região oeste da cidade Curitibana.
O processo de tratamento é composto de: coagulação com policloreto ou
sulfato de alumínio, floculação mecânica do tipo chicana de fluxo vertical, seguida de
decantadores lamelares de alta taxa com inclinação de 60° e filtros convencionais.
Desinfecção com cloro gasoso e fluoretação com ácido fluossílisico. Pode ser
observada na Figura 6 a área de atendimento do sistema e as unidades de
tratamento na planta demonstrada na Figura 7 (SANEPAR, 2012b).
Essa estação atende aproximadamente 707 mil habitantes que
correspondem a mais de 182 mil ligações domiciliares nos municípios de Curitiba,
Araucária, Campo Magro, Campo Largo e Fazenda Rio Grande. Para atender esses
municípios são necessários 11 reservatórios, demonstrados no Quadro 10
(SANEPAR, 2012b).
42
Figura - Figura 7 - Planta Geral do Sistema do Passaúna - Principais unidades componentes do Sistema. Fonte: SANEPAR (2012)b.
Figura 6 - Vista aérea da ETA Passaúna. Fonte: Google (2014).
43
Reservatório Volume ( m³)
Campo Comprido 10.000
São Braz 6.000
Santa Felicidade 3.250
Passaúna 18.000
Ceasa 6.000
Sabia 4.000
Central 1.500
Costeira 5.000
Lamenha Pequena 2.500
Santa Quitéria 10.000
Campo de Santana Não Informado
Fazenda Rio Grande Não Informado
Araucária Não Informado
Quadro 10 - Reservatórios presentes no sistema Passaúna
Fonte: SANEPAR (2012b).
A Estação do Iguaçu foi inaugurada em 1969, possui capacidade de
tratamento de 3.600 L/s. Possui como tratamento um sistema convencional com
coagulação, floculação, decantação, filtração e desinfecção com cloro gasoso. Na
Figura 8 é apresentada uma foto da ETA Iguaçu.
Figura 8 - Vista aérea ETA Iguaçu. Fonte: Google (2014).
44
3.7.3. Reservatórios
O Reservatório do Portão possui capacidade de 20.000 m³, executado em
concreto armado, é um reservatório elevado localizado no bairro do Portão e atende
os bairros do Portão, Água Verde, Capão Raso (Figura 9).
Figura 9 - Reservatório do Portão. Fonte: SANEPAR (2014b).
O reservatório do Batel (Figura 10) foi executado em formato retangular, em
concreto armado, com capacidade de armazenamento de 16.000 m³.
45
Figura 10 - Reservatório do Batel. Fonte: SANEPAR (2014b)
O reservatório do São Braz (Figura 11) possui capacidade de armazenamento
de 6.000 m³ de água, no formato retangular em concreto armado.
Figura 11 - Reservatório do São Braz.
Fonte: Google (2014).
O reservatório do Campo Comprido possui formato retangular e capacidade
de 10.000 m³. Uma vista aérea do centro de reservação é apresentada na Figura 12.
46
Figura 12 - Reservatório do Campo Comprido. Fonte: Google (2014).
3.8. DESVANTAGENS DO USO DO CLORO NA DESINFECÇÃO
3.8.1. Decaimento do cloro na água
A manutenção de certa quantidade de cloro reativo em qualquer ponto da
rede de distribuição de água potável se deve ao fato da possibilidade de introdução
de patogênicos nas tubulações nos pontos de perda de estanqueidade ou retorno de
manutenção (SALGADO, 2008).
Por sua reatividade, o cloro livre presente na água tem sua concentração
diminuída ao longo da rede, podendo sua concentração ser muito diferente nos
pontos de consumo da que sai da estação de tratamento (SALGADO, 2008;
FONSECA, 2014).
Essa redução se deve à reação do cloro com substâncias orgânicas e
inorgânicas que podem estar presentes na água e nos materiais da rede de
distribuição de água tratada (SANABRIA e DE JULIO, 2013). Essas reações
químicas são influenciadas por diversos fatores físico-químicos do fluido, como a
temperatura, o pH, a velocidade de escoamento e a concentração de substâncias
47
reativas ao cloro, e dos elementos do sistema de distribuição, como o diâmetro da
tubulação, o material, a idade do sistema, entre outros (CLARK et al., 1995).
Para garantir o teor mínimo previsto pelo padrão de potabilidade, o primeiro
passo seria o aumento da concentração do cloro na saída da ETA, porém isso pode
acarretar em outros problemas como a formação de subprodutos prejudiciais à
saúde, como os trihalometanos (que serão melhores descritos posteriormente), e na
percepção dos consumidores como no gosto, coloração e odor (SALGADO, 2008).
Na tentativa de se prever a concentração do cloro em função do tempo,
modelos matemáticos foram desenvolvidos, concedendo às companhias de
tratamento de água a possibilidade de otimização do sistema de desinfecção quanto
a qualidade da água e ao uso de concentrações apropriadas do cloro (GARCIA DA
SILVA e KISHI, 2003). No Quadro 11 estão relacionados os principais modelos de
decaimento do cloro na água e os respectivos autores.
Equação Autor referência
(δCCl)/δt= -kCCl Johnson (1978) (5)
(δCCl)/δt= -kCCl² Powell et al. (2000) (6)
(δCCl)/δt= -kCClR Jadas-Hecart et al. (1992) (7)
(δCCl)/δt= -kCCln Haas e Karra (1984) (8)
(δCCl)/δt= -k(CCl - CL) Haas e Karra (1984) (9)
(δCCl)/δt= -k1CCl - k2CCl Haas e Karra (1984) (10)
CCl= CCl1+ CCl2 Haas e Karra (1984) (11)
(δCCl)/δt= -k1CClR1 - k2CClR2 Qualls e Johnson (1983); Kastl et al.
(1999) (12)
Em que: k = coeficiente de decaimento; CCl = concentração de cloro; R = concentração de reagentes que interagem com o cloro; n = potência do cloro; CL = concentração máxima de cloro estável (não reagente); CCl1 = concentração de cloro que reage rapidamente; CCl2 = concentração de cloro que reage lentamente; k1 = coeficiente de decaimento rápido; k2 = coeficiente de decaimento lento; R1 = concentração de reagentes que interagem com o cloro rapidamente; R2 = concentração de reagentes que interagem com o cloro lentamente.
Quadro 11 – Principais modelos de decaimento do cloro em água.
Fonte: Adaptado de Sanabria e De Julio (2013).
O modelo mais utilizado é o representado pela Equação (5) pela sua
simplicidade (GARCIA DA SILVA e KISHI, 2003), porém este não é considerado
48
muito preciso, pois não leva em consideração que a reação do cloro na água se dá
em etapas diferentes, uma mais rápida e outra mais lenta, como no modelo da
Equação (12), que para Fisher et al. (2011), é o que apresenta melhor acurácia.
Entretanto, para a utilização desses modelos, deve-se conhecer as
características de cada ponto da rede de distribuição, e por isso se torna
imprescindível a utilização de um modelo hidráulico calibrado que represente o
sistema, além do que a reação das substâncias presente na água que interagem
com o cloro são governadas por mecanismos específicos dependentes de diversos
fatores como temperatura, concentração, pH (FONSECA, 2014).
Devido a essa complexidade, existem no mercado diversos softwares
desenvolvidos para a modelagem hidráulica, visando facilitar a calibração do modelo
matemático a realidade do sistema em que se está tentando otimizar, dentre eles
estão o WaterCad, Epanet, Pipe2000, KYPipe e outros (GARCIA DA SILVA e KISHI,
2003).
Diversos são os trabalhos que utilizam os modelos de decaimento do cloro
visando sua calibração e utilização em sistemas de distribuição de água de
abastecimento para consumo humano existentes em diversas regiões, valendo
ressaltar o de Garcia Da Silva e Kishi (2003), que analisou a rede de distribuição de
uma região da cidade de Curitiba quanto à concentração de cloro que este trabalho
também aborda, servindo de uma importante fonte de comparação.
3.8.2. Trihalometanos na água tratada
Os trihalometanos (THM) são compostos originados como subproduto das
reações de oxidação da matéria orgânica pelo agente oxidante do processo de
desinfecção da água (SALGADO, 2008). Sua fórmula geral é CHX3, onde X pode ser
elemento halogenado como cloro, bromo e iodo ou combinações entre os três
(TOMINAGA e MIDIO, 1999; ZARPELON e RODRIGUES, 2002; GOMES et al.,
2012). No Quadro 12 estão relacionados os principais THM’s e suas formulações
químicas.
49
Denominação Fórmula Química
1 – Triclorometano / Clorofórmio (TCM) CHCl3
2 – Bromodiclorometano (BDCM) CHBrCl2
3 – Dibromoclorometano (DBCM) CHBr2Cl
4 – Tribromometano / Bromofórmio (TBM) CHBr3
5 – Dicloroiodometano CHCl2I
6 – Bromocloroiodometano CHClBrI
7 – Clorodiiodometano CHClI2
8 – Dibromoiodometano CHBr2I
9 – Bromodiodometano CHBrI2
10 – Triiodometano / Iodofórmio CHI3
Quadro 12 – Trihalometanos.
Fonte: Salgado (2008).
Como subprodutos de sistemas de tratamento de água que utilizam o cloro
como agente desinfetante, os THM’s predominantes são os quatro primeiros do
Quadro 7 (TOMINAGA e MIDIO, 1999; DUARTE e PINTO, 2008).
Como principais características, os THM’s são, no geral, substâncias no
estado líquido em temperatura ambiente, de forte odor, pouco solúveis em água e
quimicamente estáveis (ZARPELON e RODRIGUES, 2002).
A sua formação em águas de abastecimento são influenciados por diversos
fatores, sendo alguns deles: o tempo de exposição do cloro livre com a matéria
orgânica presente na água; a temperatura do meio; o pH da água; a presença de
bromatos; a concentração e o tipo de cloro dosado na água; concentração de
matéria orgânica percussora de THM (ZARPELON e RODRIGUES, 2002; DUARTE
e PINTO, 2008).
No Brasil, o Ministério da Saúde, através da Portaria MS nº2914/2011
estabelece que o a concentração máxima permitida de THM’s na água tratada é de
0,1 mg/L, sendo essa concentração a soma algébrica das concentrações de TCM,
BDCM, DBCM e TBM (BRASIL, 2011). A Organização Mundial da Saúde estabelece
concentrações máximas individuais das mesmas substâncias na água de
abastecimento, conforme Quadro 13.
50
THM Concentração
TCM 0,3 mg/L
TBM 0,1 mg/L
DBCM 0,1 mg/L
BDCM 0,06 mg/L
Quadro 13 – Limites de THM’s pela OMS.
Fonte: WHO (2011).
A preocupação quanto a formação de THM’s na água potável se deve ao
fato de que são potencialmente prejudiciais a saúde humana quando sua longa
exposição, sendo alguns dos efeitos de sua ingestão continuada demonstrada no
Quadro 14.
Trihalometano Efeito na saúde
Triclorometano Tumores e câncer
Bromodiclorometano Infertilidade masculina, abortos
Dibromoclorometano Tumores e câncer
Tribromometano Tumores
Quadro 14 – Efeito dos principais THM’s na saúde.
Fonte: Duarte e Pinto (2008).
Porém, apesar dos riscos à saúde dos THM’s, nas concentrações
regulamentadas pelo Ministério da Saúde, estes riscos são considerados menores
do que a exposição aos possíveis patógenos presentes na água se não desinfetada
(APDA, 2012).
51
4 MATERIAIS E MÉTODOS
Para cumprimento dos objetivos propostos, facilitar a descrição e
compreensão da medição de cloro residual na rede de distribuição, alguns fatores
importantes foram levados em consideração. Em primeiro lugar, a necessidade de
compatibilizar uma iniciativa que envolve extensa investigação de campo
(consequentemente uma logística complexa) com o reduzido prazo de execução e a
falta de recursos, características inerentes a um trabalho de conclusão de curso.
Diante da inviabilidade de um monitoramento total da rede de distribuição de
Curitiba, certas restrições foram tomadas, as quais serão descritas oportunamente
nos tópicos a seguir.
4.1. MEDIÇÃO DOS PARÂMETROS
A definição dos pontos de coleta e análise obedeceu a uma pesquisa prévia
a respeito dos mananciais de abastecimento de Curitiba. Assim, posteriormente
foram escolhidos trechos da rede de distribuição vinculados a especificamente duas
(do total de cinco) Estações de Tratamento de Água de Curitiba. Essa escolha se
deu pela logística envolvida, visto a dimensão total do sistema de abastecimento
alinhada à capacidade e viabilidade da coleta e análise de informações pelo grupo.
O processo de coleta consistiu em amostras semanais em pontos de
consumo atendidos pela concessionária regional. Para determinação de tais pontos
seguiram-se os critérios descritos sequencialmente:
1. Número de pontos compatíveis com o número de responsáveis pela
retirada e análise da amostra, dentro de um prazo específico pelo
calendário acadêmico com número suficiente de dados por ponto para
uma possível análise estatística;
2. Determinação dos mananciais a serem adotados. Para uma análise mais
específica determinou-se mananciais com diferentes graus de
52
degradação entre os que abastecem a cidade curitibana conforme
classificação da SEMA;
3. Determinação das Estações de Tratamento de Água abastecidas pelos
mananciais selecionados;
4. Determinação dos reservatórios atendidos pelas estações selecionadas.
Como cada estação atende quantidade superior a 10 reservatórios,
determinam-se pela logística de coletas, os pontos mais favoráveis à
realização das coletas;
5. Determinação de pontos públicos ou com livre acesso pelos
responsáveis pelas coletas. Foram selecionados pontos próximos, com
distâncias menores que 500 m do reservatório, pontos intermediários
com distância aproximada de 1500 m distante da reservação, e pontos
mais distantes com até 2500 m de distância, para tentativa de análise de
decaimento de cloro.
4.1.1. Escolha dos mananciais
Foram selecionados os mananciais do Passaúna e Iraí devido ao tempo
disponível para o trabalho de conclusão de curso e pela logística envolvida nas
medições. Verificou-se que o manancial mais degradado entre os relacionados é a
Barragem do Sistema Iraí, que abastece a Estações de Tratamento de Água Iguaçu
e Iraí. E a água captada com menor degradação, dentre os selecionados, é
proveniente da Barragem do Passaúna, que atende a Estação de Tratamento de
Água do Passaúna.
53
4.1.2. Pontos de coleta
Os pontos de coleta selecionados foram baseados em critérios das distâncias
radias aos reservatórios e facilidade de acesso, ou seja, pontos próximos a 500 m
do reservatório, pontos intermediários em até 1,5 km do centro de reservação e
pontos distantes até 2,5 km da reservação em locais públicos e/ou acessíveis, como
postos de gasolina, estações tubos e praças. A coleta das amostras foi realizada no
ponto disponível mais próximo da ligação predial e hidrômetro, tomando a precaução
de que este ponto esteja a montante do reservatório do imóvel.
Na Figura 13 é apresentado a localização dos pontos de coleta e do
reservatório do bairro Portão, sendo o ponto P1-PT na Avenida Wenceslau Braz,
próximo ao shopping Palladium e os pontos P2-PT e P3-PT na Avenida República
Argentina, em frente ao Hospital do Trabalhador e em frente ao Santuário São José
do Capão Raso, respectivamente.
Figura 13 – Distribuição dos pontos de medição e reservatório - bairro Portão.
Fonte: Adaptado de Google (2014).
Na Figura 14 é apresentado a localização dos pontos de coleta e do
reservatório do bairro Batel, sendo o ponto P1-PT próximo ao largo Hypérides
Zanello, o ponto P2-PT na praça Miguel Couto, conhecida popularmente como
54
“pracinha do Batel” e P3-PT na Avenida República Argentina, próximo à estação-
tubo Petit Carneiro.
Figura 14 - Distribuição dos pontos de medição e reservatório - bairro Batel. Fonte: Adaptado de Google (2014).
Na Figura 15 é apresentado a localização dos pontos de coleta e do
reservatório do bairro São Braz, sendo o ponto P1-PT na esquina da rua Antônio
Escorsin com rua Nicolau Boscardin, o ponto P2-PT na esquina da rua Antônio
Escorsin e Avenida Toaldo Túlio e P3-PT na Avenida Toaldo Túlio, próximo ao
viaduto da rodovia BR-277.
55
Figura 15 - Distribuição dos pontos de medição e reservatório - bairro São Braz. Fonte: Google (2014).
Na Figura 16 é apresentado a localização dos pontos de coleta e do
reservatório do bairro Campo Comprido, sendo o ponto P1-PT na esquina da rua
João Dembinski com rua Frei Lívio Panizza, o ponto P2-PT na UTFPR campus
Ecoville e P3-PT na rua Benedito Carolo, próximo a divisão de sinalização da
Secretaria de Trânsito de Curitiba.
Figura 16 - Distribuição pontos de medição e reservatório - bairro Campo Comprido. Fonte: Google (2014).
56
As informações dos pontos de coleta de amostra para controle de parâmetros
encontram-se resumidas no Quadro 15.
Estação Reservatório Ponto Coordenada Distância Radial (m) Endereço
Iguaçu
Batel
P1 25°26'9.73"S
235 Largo Hypérides Zanello 49°17'49.27"O
P2 25°26'39.42"S
1004 Rua Desembargador Cons. Carvalho, 15 49°17'30.85"O
P3 25°27'08.36"S
1970 Av. República Argentina,
s/n 49°17'16.40"O
Portão
P1 25°29'44.17"S
175 Av. República Argentina,
s/n 49°17'40.05"O
P2 25°29'4.05"S
1165 Av. República Argentina,
s/n 49°17'37.13"O
P3 25°28'39.67"S
2329 Av. Wenceslau Braz, s/n 49°17'6.48"O
Passaúna
Campo Comprido
P1 25°27'12.66"S
311 Rua João Dembinski, 568 49°20'56.50"O
P2 25°26'36.49"S
1000 Rua Dep. Heitor Alencar
Furtado, 5000 49°21'11.57"O
P3 25°26'28.48"S
2532 Rua Benedito Carolo,
1251 49°22'13.70"O
São Braz
P1 25°24'53.76"S
395 Rua Antônio Escorsin,
1046 49°20'24.99"O
P2 25°25'7.79"S
1025 Rua Antônio Escorsin,
1996 49°20'53.37"O
P3 25°25'45.97"S
2008 Av. Vereador Toaldo
Túlio, 4638 49°21'13.31"O
Quadro 15 - Resumo dos pontos de coleta de amostra. Fonte: Autoria própria.
4.1.3. Parâmetros analisados, frequência, equipamentos de medição
Os parâmetros analisados foram: cloro livre, cloro total, temperatura e pH
(potencial hidrogeniônico), com auxílio de fotômetro portátil, termômetro, pHmetro e
cronômetro. A periodicidade das amostras foi semanal, em um total de 19 semanas,
sendo o fator limitante o tempo disponível para elaboração do trabalho de conclusão
de curso.
57
O fotômetro utilizado foi o eXact Micro 7+ que possui exatidão de ± 2% e
resolução de 0,01 ppm, e utiliza tiras de papel com reagentes DPD-1 (para
determinação de cloro livre em baixas concentrações) e DPD-3 (para determinação
de cloro total), como exemplificado pela Figura 17.
Figura 17 – Equipamento para análise de cloro residual e total. Fonte: Autoria própria.
Um fotômetro funciona pela emissão de luz numa solução, na qual os
compostos dissolvidos e a água absorvem certas quantidades e frequências da luz
emitida, e um receptor capta as ondas restantes. A absorção das radiações
ultravioletas, visíveis e infravermelhas depende das estruturas das moléculas, e é
característica para cada substância química. Sabendo-se então quais radiações
foram absorvidas e suas quantidades pode-se estimar a composição da solução
(CHAGAS, 2006).
O fotômetro utilizado emite luz por um diodo emissor de luz com
comprimento de onda de 525 nm, que atravessa a cubeta plástica interna de 20 mm
e uma fotocélula de silício capta a radiação. Padronizou-se o processo para
58
utilização do fotômetro da seguinte maneira: em cada ponto de coleta a torneira é
aberta por um tempo mínimo de 30 segundos, para que a água presente na
tubulação que liga o alimentador público até o ponto de consumo, a qual ficou por
algum tempo parada nesse ponto e pode ter sofrido alterações na concentração de
cloro, fosse expelida da tubulação.
Em seguida a cubeta do aparelho é lavada por três vezes, com a mesma
água usada no ensaio, como indicado pelo fabricante, para limpeza e remoção de
eventuais impurezas, e posteriormente preenche-se com a amostra a ser analisada.
O fabricante garante a calibração do aparelho no primeiro ano de uso, e
recomenda sua calibração anual, via assistência técnica disponibilizada. O fotômetro
necessita ser zerado antes de cada medida de cloro livre, portanto, após esse
passo, a fita de reagente DPD-1 é inserida na solução e o botão "read" do aparelho
foi acionado ao mesmo tempo. Assim, o aparelho começa uma contagem regressiva
de 20 s. Neste intervalo de tempo a fita com o reagente deveria ser agitada na
amostra para dissolução do material e homogeneização do conjunto.
Após esse processo a tampa da cubeta foi fechada para que a luz natural
não interfira na medida do aparelho. Com uma breve espera a leitura da quantidade
de cloro livre é mostrada no display do aparelho. Para simples conferência repete-se
a leitura apertando o botão "read" novamente, em caso de divergência é feita mais
uma leitura, em caso de nova divergência com os dois resultados anteriores esse
dado é descartado e outra amostra seria tomada.
Ainda com a amostra e o reagente DPD-1 dissolvido dentro da cubeta do
fotômetro foi feita a medida do cloro total. O processo consiste na dissolução do
reagente DPD-3 através da imersão da fita dentro da solução e agitação por 2
minutos.
Após esse período a tampa é colocada e feita a medida da mesma forma
que a de cloro livre. O processo para conferência de resultados é semelhante ao
anterior. Assim que terminadas as medições a cubeta foi lavada em água corrente,
este processo é análogo ao realizado no início da amostragem, porém a cubeta foi
limpa com auxílio de cotonetes para eliminação de possíveis precipitados que
aderiram as paredes, conforme sugestão do fabricante.
59
Para aferição do tempo transcorrido na dissolução dos reagentes foi utilizado
um cronômetro simples, disponível nos aparelhos de telefone celular. Esse tipo de
cronômetro foi utilizado pela facilidade de manuseio e pela não necessidade de uma
precisão muito grande.
Logo que tomadas as medidas de cloro livre e cloro total, os dados são
anotados e deu-se início o processo de obtenção de temperatura. Uma amostra de
aproximadamente 200 mL é retirada do ponto de consumo e acondicionada em um
copo de béquer de vidro e com o auxílio de um termômetro digital tipo espeto da
fabricante Incoterm, ilustrado na Figura 18.
Figura 18 – Termômetro tipo espeto INCOTERM.
Fonte: Autoria própria.
A ponta de medição é imersa na amostra e a leitura é realizada assim que a
estabilização da leitura for verificada, a variação de temperatura não deve
ultrapassar 0,2°C. A precisão do termômetro utilizado é de 0,5 ºC.
Na mesma amostra, assim que terminado o processo anterior, a sonda de
medição do pHmetro é inserida e os dados coletados, em processo análogo da
temperatura. A leitura só será realizada após estabilização, não variando acima de
0,2 a medida de potencial hidrogeniônico.
Para os dados referentes a pH foi utilizado o pHmetro portátil LABMETER
modelo pH-100 (Figura 19), e este foi calibrado semanalmente em soluções tampão
de pH 4,0 e 7,0 conforme instruções do fabricante ou quando em suspeita dos
resultados, como leituras fora da faixa admissível na água pela Portaria do Ministério
60
da Saúde nº 2914/2011. Esta calibração consiste em lavar a ponta do eletrodo em
água deionizada e secá-la com papel macio e absorvente e em seguida mergulhá-lo
em solução tampão de pH 7,0, aguardar até a estabilização da leitura e checagem
interna do aparelho. O mesmo procedimento foi adotado para solução tampão de pH
4,0. Os dados coletados estão disponíveis no capítulo de resultados.
Figura 19 – Equipamento para análise de pH. Fonte: Autoria própria.
4.1.4. Análise Estatística
Para análise estatística dos dados foi utilizada a Teoria dos Erros junto com
a distribuição gaussiana de probabilidade. Para tal, foi necessário calcular a média e
o desvio padrão da distribuição e verificar se o modelo está conforme os desvios da
distribuição Gaussiana, ou seja, que 68% dos dados coletados encontram-se no
intervalo da média com variação positiva e negativa de um desvio padrão,
sucessivamente para 95% e 99% com dois e três desvios de variação
respectivamente. Para cálculo do desvio padrão foi utilizado a Equação (13) depois
calcula-se através da Equação (14) a incerteza aleatória. Caso a distribuição não se
encontre adequada, deve-se retirar as amostras com maiores desvios da média e
recalcular, repetindo-se os passos até a adequação à Gaussina. Caso o espaço
61
amostral seja menor que trinta amostras, devem ser corrigidos os dados conforme a
distribuição de Student (VUOLO, 1992).
(13)
(14)
Sendo:
σ - desvio padrão
xi - valor coletado na amostra
m – média dos resultados
n – número de amostras
σx – incerteza aleatória
Após a análise estatística, foi calculada a incerteza padrão final, através da
Equação (15), considerando a precisão do equipamento utilizado e o desvio padrão
das amostras.
(15)
Sendo:
σx – incerteza aleatória
σr – incerteza do equipamento para medição
σf – incerteza final
62
Foram efetuadas análises estatísticas para cada ponto de amostragem
(somente dados do ponto), para cada bairro (utilizando os dados dos 3 pontos que
fazem parte do bairro), para cada ETA (utilizando os dados dos 2 bairros que são
atendidos pela ETA), e com todos os pontos, a qual foi denominada neste trabalho
de análise global.
63
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Após as amostragens semanais, foram obtidos os dados de concentração de
cloro livre, cloro total, pH e temperatura, os quais estão apresentados de forma
resumida, respectivamente, nas Tabelas 1, 2, 3 e 4, com as médias, desvios padrão,
número de amostras e valores mínimos e máximos por ponto monitorado. As
medições detalhadas encontram-se nos Apêndices A, B, C e D, separados por
bairro.
Tabela 1 - Resumo dos dados coletados da concentração de cloro livre.
Análise Bairro Ponto Média Desvio Padrão
Valor Máximo
Valor Mínimo
Número de Amostras
Cloro Livre
Batel
P1 0,63 0,26 1,12 0,21 19
P2 0,76 0,29 1,47 0,06 19
P3 0,89 0,27 1,34 0,22 18
Campo Comprido
P1 1,24 0,14 1,45 0,90 18
P2 1,11 0,18 1,43 0,84 17
P3 0,89 0,25 1,23 0,01 19
Portão
P1 0,74 0,24 1,18 0,36 19
P2 1,07 0,29 1,51 0,24 16
P3 1,06 0,22 1,50 0,66 19
São Braz
P1 1,15 0,14 1,50 0,87 18
P2 1,14 0,15 1,43 0,90 18
P3 0,98 0,24 1,38 0,35 17
Fonte: Autoria própria.
64
Tabela 2 - Resumo dos dados coletados da concentração de cloro total.
Análise Bairro Ponto Média Desvio Padrão
Valor Máximo
Valor Mínimo
Número de Amostras
Cloro Total
Batel
P1 0,79 0,26 1,25 0,37 19
P2 0,88 0,30 1,58 0,26 19
P3 1,09 0,26 1,47 0,38 18
Campo Comprido
P1 1,42 0,09 1,58 1,22 18
P2 1,27 0,17 1,56 1,03 17
P3 1,05 0,27 1,37 0,05 19
Portão
P1 0,94 0,22 1,34 0,57 19
P2 1,27 0,27 1,64 0,49 16
P3 1,25 0,24 1,73 0,91 19
São Braz
P1 1,32 0,09 1,46 1,04 18
P2 1,30 0,08 1,43 1,14 18
P3 1,26 0,18 1,60 0,94 17
Fonte: Autoria própria.
Tabela 3 - Resumo dos dados coletados de temperatura da água.
Análise Bairro Ponto Média Desvio Padrão
Valor Máximo
Valor Mínimo
Número de Amostras
Temperatura
Batel
P1 21,7 2,9 28,4 17,3 19
P2 20,1 2,8 24,3 16,2 19
P3 21,2 3,2 28,7 16,5 18
Campo Comprido
P1 20,8 2,7 25,7 16,8 18
P2 20,0 2,7 24,3 15,9 17
P3 21,3 3,5 27,6 14,8 19
Portão
P1 24,1 4,3 31,9 17,7 19
P2 21,6 3,0 26,6 16,5 16
P3 22,0 3,0 27,8 16,7 19
São Braz
P1 21,1 2,2 24,5 17,8 18
P2 20,7 3,6 27,7 15,9 18
P3 20,6 3,4 26,3 15,9 17
Fonte: Autoria própria.
65
Tabela 4 - Resumo dos dados coletados de pH.
Análise Bairro Ponto Média Desvio Padrão
Valor Máximo
Valor Mínimo
Número de Amostras
pH
Batel
P1 6,6 0,2 6,8 6,0 19
P2 6,5 0,1 6,7 6,2 19
P3 6,5 0,1 6,6 6,1 18
Campo Comprido
P1 7,4 0,1 7,5 7,2 18
P2 7,3 0,1 7,6 7,2 17
P3 7,3 0,1 7,5 7,1 19
Portão
P1 6,4 0,1 6,7 6,1 19
P2 6,5 0,1 6,7 6,1 16
P3 6,5 0,1 6,7 6,1 19
São Braz
P1 7,3 0,1 7,5 7,2 18
P2 7,5 0,1 7,8 7,3 18
P3 7,3 0,2 7,3 6,8 17
Fonte: Autoria própria.
Realizaram-se os tratamentos estatísticos nos dados, conforme explicitado
na metodologia, excluindo medições não realizadas por motivos técnicos, tais como
abastecimento de água interrompido na região da coleta na data da pesquisa. Na
Figura 20 é possível visualizar os bairros em que foram realizadas as amostras.
66
.
Figura 20 – Esquema dos Bairros Analisados Fonte: Adaptado IPPUC (2015).
Estes se encontram destacados em diferentes cores, sendo que os bairros
Batel e Água Verde estão na mesma cor, pois, apesar do centro de reservação ser
no Batel, ele atende, além do bairro onde se localiza o reservatório, o bairro Água
Verde, e os pontos de coleta realizados são locados no bairro do Batel e Água
Verde, o mesmo vale para o centro de reservação do Portão, com os bairros Portão,
Novo Mundo e Capão Raso.
67
Foram efetuadas análises estatísticas para cada ponto de amostragem
(somente dados do ponto), para cada bairro (utilizando os dados dos 3 pontos que
fazem parte do bairro), para cada ETA (utilizando os dados dos 2 bairros que são
atendidos pela ETA), e com todos os pontos, a qual foi denominada neste trabalho
de análise global.
5.2. RESULTADOS DO MONITORAMENTO
Para as medidas de cloro livre e cloro total, observou-se distribuição
aproximada a da distribuição de Gauss para as análises globais (Figura 21 e Figura
22), por ETA e por bairro. Entretanto, isso não ficou evidente na análise de cada
ponto, o que pode ser explicado pelo número reduzido de amostras.
Figura 21 - Curva de distribuição da análise global do teor de cloro livre.
Fonte: Autoria própria.
68
Figura 22 - Curva de distribuição da análise global do teor de cloro total.
Fonte: Autoria própria.
Já as medidas de pH, na análise global, apresentaram distribuição que se
assemelha a junção de duas distribuições gaussianas (Figura 23), evidenciando a
existência de duas faixas distintas de valores de pH. Quando analisa-se por ETA,
percebe-se que a distribuição se aproxima a de uma normal, tanto para os pontos
atendidos pela ETA Passaúna (Figura 24), que apresentou pH médio de 7,4 ± 0,2,
quanto para os pontos atendidos pela ETA Iguaçu (Figura 25), com pH médio de 6,5
± 0,2, sugerindo que o valor do pH está relacionado com o sistema produtor. As
análises pontuais do pH apresentaram o mesmo desfecho das análises pontuais de
cloro livre e cloro total, ou seja, também não ficou evidente uma distribuição
gaussiana para todos os casos, o que novamente pode ser explicado pelo número
reduzido de amostras e pela resolução do pHmetro.
69
Figura 23 - Curva de distribuição da análise global do pH.
Fonte: Autoria própria.
Figura 24 - Curva de distribuição da análise do pH dos pontos atendidos pela ETA Passaúna. Fonte: Autoria própria.
Figura 25 - Curva de distribuição da análise do pH dos pontos atendidos pela ETA Iguaçu. Fonte: Autoria própria.
70
Após análise global (Figura 26), por ETA e por bairro das medidas de
temperatura, também se verifica aproximação da distribuição a de uma curva
normal.
Figura 26 - Curva de distribuição da análise global da temperatura da água.
Fonte: Autoria própria.
Para prosseguimento da análise dos dados, foram consideradas que todas
as distribuições deste trabalho se assemelham com o modelo de Gauss, obtendo-se
as médias e erros para dois desvios, que estão apresentados na Tabela 5.
71
Tabela 5 - Análise dos dados coletados.
Cloro Livre (mg/L)
Cloro Total (mg/L)
Temperatura (°C)
pH
Média ±2 σ Média ±2 σ Média ±2 σ Média ±2 σ
Por Ponto
Batel - P1 0,63 0,12 0,79 0,12 21,7 1,7 6,6 0,2
Batel - P2 0,76 0,14 0,88 0,14 20,1 1,6 6,5 0,2
Batel - P3 0,89 0,13 1,09 0,12 21,2 1,9 6,5 0,2
C. Comprido - P1 1,24 0,07 1,42 0,05 20,8 1,6 7,4 0,2
C. Comprido - P2 1,11 0,09 1,27 0,08 20,0 1,7 7,3 0,2
C. Comprido - P3 0,89 0,12 1,05 0,13 21,3 1,9 7,3 0,2
Portão - P1 0,74 0,11 0,94 0,11 24,1 2,3 6,4 0,2
Portão - P2 1,07 0,15 1,27 0,14 21,6 1,9 6,5 0,2
Portão - P3 1,06 0,10 1,25 0,11 22,0 1,7 6,5 0,2
São Braz - P1 1,15 0,07 1,32 0,05 21,1 1,5 7,3 0,2
São Braz - P2 1,14 0,07 1,30 0,04 20,7 2,0 7,5 0,2
São Braz - P3 0,98 0,12 1,26 0,09 20,6 2,0 7,3 0,2
Por Bairro
Batel 0,76 0,08 0,92 0,08 21,0 1,3 6,5 0,2
Campo Comprido 1,08 0,07 1,24 0,07 20,7 1,3 7,3 0,2
Portão 0,95 0,08 1,15 0,08 22,6 1,4 6,4 0,2
São Braz 1,09 0,05 1,29 0,03 20,8 1,3 7,4 0,2
Por ETA Iguaçu 0,86 0,06 1,03 0,06 21,8 1,2 6,5 0,2
Passaúna 1,08 0,04 1,27 0,04 20,8 1,2 7,4 0,2
Global 0,97 0,04 1,15 0,04 21,3 1,1 6,9 0,2
Fonte: Autoria própria.
Verifica-se na Tabela 5, na análise global, que o teor de cloro livre nos
pontos de consumo, é em média 0,97 ±0,04 mg/L, ou seja, superior ao limite mínimo
exigido pela Portaria MS nº2914/2011 de 0,2 mg/L e inferior ao máximo exigido de
2,0 mg/L. Para pH a média obtida foi de 6,9 ±0,2, dentro da faixa recomendada de
6,0 a 9,5. Sendo assim, conclui-se que a Companhia de Saneamento Básico que
abastece a capital paranaense atende a legislação vigente com confiança de 95%
na região analisada.
Analisando o teor de cloro livre, o ponto com a menor média foi o Batel-P1,
com 0,63 ±0,12 mg/L, ou seja, superior ao mínimo exigido pela legislação, sendo
este o ponto mais crítico analisado. E o ponto com maior média foi o Campo
Comprido-P1, com 1,24 ±0,07, inferior ao máximo exigido.
72
Cabe ressaltar que nas 217 amostras coletadas, apenas 2 estavam abaixo
do teor mínimo de cloro livre estipulado na Portaria MS nº 2914/2011, ou seja, tais
dados apresentam insignificância dentre o espaço amostral deste trabalho, e podem
ser justificados por problemas técnicos da concessionária ou problemas na
execução dos procedimentos operacionais para realização do ensaio.
Foram observadas diferenças significativas entre as médias dos teores de
cloro livre, cloro total e pH, quando comparados entre bairros e ETA’s, conforme
está apresentado na Tabela 5. Na Tabela 6 é possível visualizar as comparações
estatísticas das médias e erros para uma confiança de 95%, entre bairros e
estações de tratamento sobre os parâmetros medidos em campo.
Tabela 6 - Comparação estatística dos resultados entre os bairros e ETA's para 2 desvios.
Cloro Livre Cloro Total Temperatura pH
Batel x Campo C. Diferentes Diferentes Iguais Diferentes
Batel x Portão Diferentes Diferentes Iguais Iguais
Batel x São Braz Diferentes Diferentes Iguais Diferentes
Campo C. x Portão Diferentes Iguais Iguais Diferentes
Campo C. x São Braz Iguais Iguais Iguais Iguais
Portão x São Braz Diferentes Diferentes Iguais Diferentes
Iguaçu x Passaúna Diferentes Diferentes Iguais Diferentes
Fonte: Autoria própria.
Com o apresentado na Tabela 5 e Tabela 6 não é possível verificar a
existência de alguma correlação da temperatura com os demais parâmetros, uma
vez que o erro da medida de temperatura já é superior à maior diferença encontrada
na variação entre as temperaturas médias dos bairros, não sendo possível afirmar
que tais valores são diferentes.
Como esperado, sistemas produtores diferentes apresentaram parâmetros
diferentes, como indica a comparação entre as ETA’s Iguaçu e Passaúna na Tabela
6. Essas diferenças podem ser decorrentes da qualidade da água bruta, dosagens
de produtos químicos na estação, tempo de contato para aplicação do desinfetante,
73
extensão, material e ramificações da rede de abastecimento e possíveis
interferências durante o trajeto da água no sistema.
Integrando essa análise, percebe-se também diferença significativa entre
médias de pH na comparação rede abastecida por determinada estação, obtendo
um resultado de menor pH para sistema produtor (ETA) com menor teor de cloro
livre e total, entretanto para ambas as análises não temos vias de afirmar que essa
relação é devido ao processo de desinfecção, podendo ser devido à correção de pH
realizada na estação, através de produtos químicos.
Era esperado que os bairros abastecidos pelo mesmo sistema produtor
apresentassem similaridade de parâmetros, como ocorreu com os bairros São Braz
e Campo Comprido, porém não com Batel e Portão.
Comparando as regiões do Campo Comprido e São Braz, todos os
parâmetros são igual estatisticamente, o que sugere que além de serem atendidos
pela mesma estação de tratamento, os pontos escolhidos são sequenciais e estão a
distâncias parecidas entre si, além da rede possuir características semelhantes,
como estimado inicialmente.
Na comparação entre os bairros Portão e Batel, nota-se que existe diferença
no teor de cloro livre e cloro total, porém existe igualdade no valor do pH, já
desconsiderando a comparação da temperatura pelo descrito acima. Uma
possibilidade para essa diferença pode ser devido a ramificação e complexidade da
rede. Ao contrário do que se havia estimado, os pontos não são subsequentes, ou
ainda, algum ponto pode ser abastecido por um reservatório diferente dos dois
escolhidos neste trabalho. O parâmetro pH sugere que o sistema produtor é o
mesmo para os dois bairros.
Freitas, Brilhante e Almeida (2001) obtiveram dados insatisfatórios tanto em
cloro livre quanto pH em pesquisa realizada na rede de abastecimento da região
metropolitana da cidade do Rio de Janeiro. Na época da pesquisa, a legislação
vigente era a Portaria MS nº36/1990, que estipulava teor mínimo de cloro livre em
0,2 mg/L, mesma concentração da Portaria MS nº2914/2011. Já a faixa
recomendada de pH, era entre 6,5 a 8,5, diferente da atual, que alterou para 6 a
9,5.Cabe ressaltar que não era estipulado teor máximo de cloro livre na legislação
74
da época, entretanto na atual, o valor é de 2 mg/L, portanto, os valores obtidos
acima de 2 mg/L, na época, atendiam o padrão de potabilidade.
A inclusão de um limite para o teor de cloro livre máximo no padrão de
potabilidade vem de encontro com estudos sobre a formação de compostos
trihalometanos (THM’S), que podem ser prejudiciais à saúde humana pelo consumo
contínuo (DUARTE E PINTO, 2008).
O não atendimento à legislação na época da pesquisa realizada por Freitas,
Brilhante e Almeida (2001), pode ser justificado por dois prováveis motivos: a
metodologia e o local da pesquisa. Pois o procedimento do trabalho supracitado
deu-se em realizar amostras em pontos críticos da rede, como pontos de maior cota,
com proximidade de ligações clandestinas e com faltas d’água sistemáticas. Além
disso, conforme relatado nos procedimentos metodológicos, algumas amostras eram
realizadas a jusante da caixa d’água da residência onde fora realizada a coleta, o
que pode alterar significativamente os dados devido ao comportamento de
decaimento do cloro em reservatórios, e do estado de conservação do sistema de
água fria domiciliar.
Comparando com Freitas, Brilhante e Almeida (2001), cabe ressaltar, as
diferenças operacionais entre as Companhias Estaduais do Paraná e do Rio de
Janeiro, além da época de realização da pesquisa, que fora realizada 14 anos atrás,
e as diferenças de equipamentos, automações, centrais de controle operacional,
itens tecnológicos como um todo, são relevantes nesse período. Tais itens
salientados podem ter contribuído para as grandes variações de resultados obtidos
tais como amostras sem cloro livre ou pH abaixo de 4.
Silva (2008), também obteve resultados abaixo do recomendado pela
legislação vigente na época, Portaria MS nº 518/2004 que apresenta teores
máximos e mínimos de cloro livre iguais a Portaria MS nº 2014/2011. Tal resultado
pode ser justificado, pois o local analisado era independente do sistema de
abastecimento público, utilizando para abastecimento de água um poço com
equipamento para cloração operado pela própria universidade. Ainda é difícil
correlacionar os dados obtidos por Silva (2008) com a Portaria MS nº518/2004, visto
que, as amostras foram coletadas em áreas internas a edificação, enquanto os
valores preconizados pela normativa são para redes de abastecimento público.
75
Apesar de Silva (2008) ter constatado uma correlação entre o decrescimento
do cloro com o aumento de pH, tal resultado não se demonstrou verdadeiro neste
trabalho, onde notou-se que o pH está correlacionado ao sistema produtor, não com
o teor de cloro livre, ou seja, com o tratamento realizado na ETA e características da
água bruta. Não sendo possível correlacionar diretamente o pH com o teor de cloro
livre sem conhecimento de tais variáveis.
Mesmo não sendo um dos objetivos do presente trabalho, é relevante
considerar que entre os pontos 1 a 3 do bairro Campo Comprido e 2 e 3 do Bairro
São Braz, houve decaimento do teor de cloro livre conforme a distância do
reservatório, ou seja, no ponto número 1, que se localizava próximo ao reservatório
(cerca de 500 m a jusante) possuía concentração de cloro livre superior aos pontos
2 e 3, com 1000 m e 2000 m de distância radial aproximada, respectivamente,
entretanto no bairro São Braz os pontos 1 e 2 são estatisticamente iguais, não
podendo ser afirmado que houve decaimento.
Ressalta-se que a análise de decaimento tornou-se bastante superficial,
pois não se teve acesso ao cadastro da rede existente da Companhia de
Saneamento, portanto é possível perceber o decaimento somente pelos resultados
amostrais e análise estatística, supondo então, que a configuração da rede de
abastecimento de água é similar à proposta na Figura 25, para os bairros Campo
Comprido e São Braz.
76
Figura 27 - Provável sentido do fluxo de água nos pontos do Campo Comprido e São Braz.
Fonte: Autoria própria.
Tal configuração é esperada tanto pela análise estatística do teor de cloro
livre nos pontos, quanto pela análise topográfica do local, estando os reservatórios
em cotas superiores aos locais de coleta, e estes em distâncias progressivas do
centro de reservação. Isso sugere que o fluxo da rede aproveita as diferenças de
cotas para distribuição da água, estimando, então, que o ponto 2 esteja a jusante do
1 e montante do ponto 3. No bairro do São Braz, apesar dos dados entre os pontos
1 e 2 serem estatisticamente iguais, a topografia sugere a configuração proposta.
77
6 CONCLUSÕES
Com os resultados obtidos de forma experimental e das análises estatísticas
verificou-se que os pontos amostrados atendem a Portaria MS 2914/2011 dentro dos
parâmetros de concentração de cloro livre, nos teores máximos e mínimos, e a faixa
recomendada de pH, com 95% de confiança.
É importante ressaltar, que as coletas foram realizadas próximo ao ponto de
hidrometação dos usuários, ou seja, sem interferência das reservações individuais,
em pontos de responsabilidade da concessionária e com obrigatoriedade legal de
atendimento dos parâmetros supracitados.
Com os dados coletados neste trabalho, pode-se perceber relação entre o
pH da água com o sistema produtor, ou seja, nos pontos abastecidos pela mesma
ETA foram medidos pH semelhantes, mas com teores de cloro livre variados,
portanto não sendo possível relacionar este parâmetro com o teor de cloro livre.
Ainda é relevante perceber que diferentes estações de água, apesar de
operadas pela mesma concessionária e com processos de tratamento bastante
similares, possuem diferenças significativas na concentração de cloro livre nas redes
abastecidas. Todavia, não foi possível correlacionar o teor de cloro livre com
parâmetros de qualidade de água bruta do manancial captado. Esperava-se que
mananciais com maior degradação, necessitassem de maiores teores de cloro no
processo de desinfecção, portanto maiores concentrações nas redes de distribuição,
porém este comportamento não foi observado nos pontos amostrados.
Seguindo esta mesma linha, também não foi possível concluir qual fator
preponderante para as diferenças significativas entre as médias de cloro residual
entre dois bairros próximos e atendidos pela mesma ETA, tal como aconteceu no
bairro Batel e Portão.
Não foi possível verificar a interferência da temperatura com os teores de
cloro, nem com o pH, pois o erro atribuído a medição é superior a variação das
médias entre os pontos, bairros e estações. Este fator pode ter sofrido influência de
fatores climáticos, como a temperatura ambiente no momento da coleta. Para uma
pesquisa futura, sugere-se que seja realizado maior número de amostras, em
períodos com baixa amplitude térmica e aliar a medida de temperatura ambiente,
78
para relações ou correções com a temperatura da água e redução do erro de
medição.
As dificuldades encontradas para conclusões mais precisas a respeito das
correlações do teor de cloro livre com demais parâmetros estudados são justificadas
pela falta de informação a respeito do cadastro da rede de abastecimento existente,
pelo desconhecimento dos parâmetros de água bruta e das dosagens de produtos
químicos aplicados nas estações de tratamento. Bem como os pontos de
repressurização ao longo do sistema, nós da rede, áreas de atendimento de cada
reservatório, válvulas redutoras de pressão, válvulas de manobra, além do sentido
de fluxo selecionado no dia, que pode sofrer alterações constantes conforme a
necessidade operacional da concessionária, como manutenção e ampliação do
sistema.
Apesar da falta de informação da rede de abastecimento, obtiveram-se
resultados expressivos quanto ao decaimento de cloro em duas regiões abastecidas
pela mesma estação, sendo eles o São Braz e Campo Comprido, que são
integrantes do Sistema de Abastecimento do Passaúna. Entretanto, o mesmo
resultado não foi obtido nos bairros Portão e Batel, sendo uma provável explicação o
sentido de fluxo da rede de abastecimento proposto na metodologia não ser o
mesmo existente nessa região, ou seja, a sequência de jusantes e montantes pode
não ser a proposta inicialmente. Ainda, alguns pontos podem ser abastecidos por
outro reservatório.
Como sugestões para trabalhos futuros relacionados ao tema, sugere-se
elaborar a pesquisa de campo em rede de abastecimento de água com
caminhamentos, fluxo, acessórios, parâmetros operacionais e dosagens conhecidas
para possibilitar uma análise conclusiva sobre o decaimento do teor de cloro livre e
sua correlação com pH. Para verificação do atendimento da norma, sugere-se que
as amostras sejam realizadas em pontos críticos da rede, e para isso também deve
ser conhecido o projeto do sistema.
79
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84
APÊNDICE A – Dados Coletados nas Medições no Bairro Batel
85
DADOS COLETADOS
Bairro: Batel
Data
Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3
Hora Cloro Livre (mg/L) Cloro Total (mg/L) Temperatura (°C) pH Hora Cloro Livre (mg/L) Cloro Total (mg/L) Temperatura (°C) pH Hora Cloro Livre (mg/L) Cloro Total (mg/L) Temperatura (°C) pH
09/08/14 16:30 1,00 1,14 17,30 6,6 16:45 0,98 1,13 16,70 6,5 17:00 1,01 1,19 17,70 6,5
16/08/14 14:05 1,12 1,25 17,70 6,4 14:25 1,02 1,16 16,40 6,5 14:45 1,22 1,47 16,50 6,3
27/08/14 15:30 1,02 1,20 19,30 6,5 15:50 0,90 1,07 17,20 6,6 16:20 1,13 1,30 20,60 6,5
30/08/14 13:20 0,78 1,03 19,60 6,7 13:40 1,47 1,58 18,70 6,6 14:25 0,90 1,19 20,20 6,5
06/09/14 13:30 0,65 0,56 23,30 6,5 13:45 0,71 0,57 17,40 6,5 14:00 1,34 1,17 19,50 6,4
13/09/14 12:25 0,54 0,80 22,20 6,5 12:40 0,83 0,61 21,10 6,5 13;00 0,88 1,26 22,30 6,4
20/09/14 12:15 0,73 1,00 20,80 6,5 12:30 0,38 0,60 19,10 6,6 12:50 1,09 1,33 20,20 6,4
27/09/14 11:20 0,49 0,64 17,90 6,6 11:40 0,83 0,96 16,90 6,6 12:00 1,04 1,19 17,90 6,5
04/10/14 11:45 0,31 0,48 17,90 6,8 11:55 0,78 0,96 16,20 6,6 12:20 1,18 1,33 16,50 6,5
11/10/14 13:35 0,73 0,65 23,30 6,7 13:45 0,86 0,84 22,40 6,5 14:00 0,74 0,95 28,70 6,6
18/10/14 11:05 0,21 0,37 21,80 6,7 11:30 0,46 0,65 21,30 6,6 MEDIÇÃO NÃO REALIZADA
25/10/14 12:30 0,91 1,06 22,80 6,7 12:46 0,95 1,12 22,10 6,5 13:05 0,69 0,89 23,20 6,4
01/11/14 10:50 0,27 0,50 24,70 6,6 11:05 0,68 0,84 24,10 6,6 11:20 0,73 0,89 24,80 6,5
08/11/14 12:00 0,58 0,79 22,80 6,7 12:05 0,62 0,79 21,70 6,5 12:20 0,72 0,95 22,80 6,5
15/11/14 11:25 0,63 0,78 20,90 6,7 11:35 0,83 0,96 18,70 6,7 11:50 0,90 1,05 18,60 6,6
24/11/14 12:45 0,56 0,77 28,40 6,4 13:00 0,97 1,18 24,30 6,5 13:15 0,95 1,13 23,90 6,5
29/11/14 13:35 0,71 0,90 24,10 6,8 13:50 0,54 0,70 23,40 6,6 12:10 0,59 0,77 24,50 6,6
06/12/14 10:40 0,45 0,64 22,60 6,7 10:55 0,62 0,76 21,60 6,6 10:25 0,22 0,38 21,30 6,5
14/12/14 10:25 0,30 0,49 24,20 6,0 10:40 0,06 0,26 22,60 6,2 11:00 0,76 1,21 22,80 6,1
86
APÊNDICE B – Dados Coletados nas Medições no Bairro Campo
Comprido
87
DADOS COLETADOS
Bairro: Campo Comprido
Data
Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3
Hora Cloro Livre (mg/L) Cloro Total (mg/L) Temperatura (°C) pH Hora Cloro Livre (mg/L) Cloro Total (mg/L) Temperatura (°C) pH Hora Cloro Livre (mg/L) Cloro Total (mg/L) Temperatura (°C) pH
06/08/14 17:20 1,45 1,58 17,80 7,3 17:40 1,43 1,55 17,20 7,4 15:30 0,01 0,05 27,60 7,1
07/08/14 MEDIÇÃO NÃO REALIZADA MEDIÇÃO NÃO REALIZADA 07:40 1,18 1,31 14,80 7,4
09/08/14 12:10 1,45 1,58 17,70 7,5 10:30 1,41 1,56 16,60 7,6 10:50 1,01 1,16 17,30 7,5
16/08/14 12:20 1,39 1,52 16,80 7,3 12:00 1,16 1,30 15,90 7,2 11:50 0,89 1,05 17,20 7,3
30/08/14 12:55 1,39 1,49 19,20 7,3 12:20 1,30 1,26 17,30 7,4 12:35 1,02 1,00 19,10 7,5
06/09/14 11:00 1,19 1,35 17,70 7,3 10:50 1,06 1,31 17,60 7,2 10:35 0,92 1,05 18,70 7,3
13/09/14 12:00 1,16 1,33 20,70 7,3 11:45 0,98 1,18 20,10 7,3 11:30 0,94 1,12 21,70 7,3
20/09/14 12:00 1,25 1,49 20,00 7,4 11:40 0,84 1,03 19,70 7,4 11:30 0,93 1,14 20,20 7,4
27/09/14 11:00 1,20 1,35 18,70 7,3 10:40 1,15 1,31 17,80 7,2 10:20 1,03 1,16 18,90 7,3
04/10/14 11:22 1,13 1,35 18,30 7,2 11:05 1,00 1,17 17,20 7,3 10:55 0,73 1,08 18,50 7,2
11/10/14 13:25 1,30 1,44 25,70 7,3 13:05 1,24 1,05 22,40 7,2 12:40 0,99 1,08 23,90 7,3
18/10/14 10:40 1,21 1,43 21,70 7,4 10:50 1,25 1,43 21,20 7,3 10:25 0,83 1,00 21,30 7,4
25/10/14 12:00 1,21 1,38 22,20 7,3 12:15 0,93 1,18 22,10 7,3 11:45 0,80 1,07 23,50 7,4
01/11/14 10:20 1,05 1,22 24,70 7,4 10:30 0,89 1,06 24,30 7,4 10:05 0,78 0,98 26,60 7,3
08/11/14 11:25 1,23 1,41 22,30 7,4 10:00 0,95 1,28 22,10 7,5 11:05 0,79 0,97 22,90 7,4
15/11/14 10:50 1,31 1,46 21,30 7,4 MEDIÇÃO NÃO REALIZADA 10:45 0,80 0,95 19,90 7,3
24/11/14 11:20 0,90 1,35 23,00 7,4 11:40 1,23 1,47 22,80 7,3 18:20 1,04 1,18 26,20 7,5
29/11/14 13:00 1,27 1,48 24,40 7,4 13:15 0,92 1,10 23,10 7,5 18:25 1,23 1,37 23,60 7,4
06/12/14 12:30 1,23 1,39 22,70 7,4 12:40 1,09 1,30 21,80 7,3 12:10 1,04 1,22 23,50 7,3
88
APÊNDICE C – Dados Coletados nas Medições no Bairro Portão
89
DADOS COLETADOS
Bairro: Portão
Data
Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3
Hora Cloro Livre (mg/L) Cloro Total (mg/L) Temperatura (°C) pH Hora Cloro Livre (mg/L) Cloro Total (mg/L) Temperatura (°C) pH Hora Cloro Livre (mg/L) Cloro Total (mg/L) Temperatura (°C) pH
02/08/14 17:40 0,87 1,06 23,50 6,5 17:20 1,03 1,55 18,30 6,4 17:00 1,11 1,73 19,90 6,4
09/08/14 17:30 0,53 0,71 19,10 6,4 17:50 1,51 1,64 17,30 6,5 18:20 1,31 1,63 17,20 6,5
16/08/14 13:35 0,91 1,07 17,70 6,1 13:20 1,30 1,50 16,50 6,6 12:45 1,35 1,49 16,70 6,6
30/08/14 14:50 0,91 1,12 24,30 6,5 15:06 1,47 1,35 19,10 6,5 15:17 1,50 1,56 20,30 6,5
06/09/14 13:10 1,11 1,29 23,30 6,4 MEDIÇÃO NÃO REALIZADA 14:35 1,30 1,15 21,80 6,3
13/09/14 13:50 0,57 0,81 28,30 6,3 14:15 1,16 1,13 22,90 6,4 14:30 1,18 1,03 22,20 6,4
20/09/14 13:10 0,41 0,57 21,60 6,4 13:25 1,30 1,50 19,90 6,4 13:40 1,20 1,42 20,80 6,3
27/09/14 12:25 0,84 0,90 18,30 6,4 MEDIÇÃO NÃO REALIZADA 12:55 1,21 1,39 18,70 6,4
04/10/14 12:50 1,18 1,34 17,80 6,6 13:05 1,16 1,40 18,70 6,5 13:20 1,09 1,33 17,80 6,5
11/10/14 14:20 0,95 1,14 30,30 6,6 14:40 1,10 1,28 24,90 6,7 14:55 0,90 1,05 26,30 6,6
18/10/14 09:10 1,01 1,19 23,30 6,5 09:00 1,08 1,26 22,80 6,4 08:45 1,12 1,31 24,10 6,7
25/10/14 13:20 0,76 1,08 27,00 6,4 13:40 0,24 0,49 23,50 6,4 13:50 1,03 1,16 22,80 6,3
01/11/14 12:20 0,50 0,79 31,90 6,5 12:05 1,11 1,42 26,60 6,5 11:45 0,92 1,34 27,80 6,6
08/11/14 12:42 0,83 0,99 25,40 6,4 13:35 0,85 1,11 22,60 6,5 13:15 0,81 1,00 23,20 6,5
15/11/14 12:05 0,74 0,90 20,70 6,4 12:20 0,93 1,09 20,70 6,5 12:35 0,93 1,08 22,10 6,5
24/11/14 12:45 0,56 0,77 28,40 6,4 13:00 0,97 1,18 24,30 6,5 13:15 0,95 1,13 23,90 6,5
29/11/14 14:30 0,56 0,78 28,30 6,5 14:50 0,86 1,09 23,70 6,5 15:05 0,75 0,94 23,70 6,5
06/12/14 09:40 0,53 0,71 22,10 6,7 MEDIÇÃO NÃO REALIZADA 10:05 0,66 0,91 24,20 6,5
14/12/14 11:15 0,36 0,65 26,50 6,1 11:30 1,11 1,30 24,50 6,1 11:45 0,90 1,11 24,80 6,1
90
APÊNDICE D – Dados Coletados nas Medições no Bairro São Braz
91
DADOS COLETADOS
Bairro: São Braz
Data
Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3
Hora Cloro Livre (mg/L) Cloro Total (mg/L) Temperatura (°C) pH Hora Cloro Livre (mg/L) Cloro Total (mg/L) Temperatura (°C) pH Hora Cloro Livre (mg/L) Cloro Total (mg/L) Temperatura (°C) pH
06/08/14 16:00 1,50 1,35 20,0 7,4 16:25 1,43 1,33 17,8 7,5 17:00 0,35 1,60 18,1 7,3
09/08/14 11:30 1,24 1,39 18,1 7,5 11:45 1,33 1,30 17,0 7,8 11:20 1,02 1,18 16,2 7,5
16/08/14 11:15 1,21 1,36 17,8 7,2 11:30 1,23 1,37 15,9 7,4 11:00 1,16 1,38 15,9 6,8
30/08/14 11:45 1,24 1,40 20,6 7,5 12:00 1,30 1,26 17,6 7,5 11:36 1,26 1,42 19,2 7,5
06/09/14 10:35 1,13 1,31 18,3 7,3 10:20 1,11 1,28 19,4 7,4 10:00 0,85 1.04 16,3 7,4
13/09/14 11:05 1,27 1,46 20,9 7,3 11:15 1,26 1,43 21,7 7,5 10:40 1,38 1,55 20,8 7,3
20/09/14 11:00 1,21 1,40 20,2 7,3 11:10 1,04 1,22 19,8 7,6 10:40 1,15 1,35 19,2 7,3
27/09/14 09:45 1,14 1,29 18,6 7,2 10:00 1,11 1,26 17,2 7,3 09:30 1,02 1,21 18,5 7,6
04/10/14 10:25 0,88 1,17 18,6 7,3 10:35 1,00 1,15 16,7 7,4 10:05 0,97 1,16 16,8 7,2
11/10/14 12:15 1,22 1,39 22,7 7,2 12:25 1,16 1,34 27,7 7,4 11:50 0,73 0,94 24,8 7,3
18/10/14 10:00 1,14 1,32 21,2 7,4 10:10 0,90 1,28 21,7 7,6 09:40 1,15 1,33 21,8 7,2
25/10/14 11:17 1,07 1,25 22,3 7,3 11:30 0,92 1,24 23,4 7,5 11:00 0,89 1,20 26,3 7,1
01/11/14 09:35 0,87 1,04 23,5 7,3 09:45 0,90 1,14 26,3 7,5 09:20 0,82 0,99 23,7 7,2
08/11/14 10:35 1,14 1,33 23,6 7,4 10:50 1,19 1,35 20,9 7,6 10:20 0,97 1,31 24,0 7,5
15/11/14 10:20 1,14 1,30 21,8 7,4 10:30 1,24 1,40 18,6 7,5 MEDIÇÃO NÃO REALIZADA
24/11/14 10:35 1,08 1,33 22,8 7,3 10:45 1,15 1,36 23,8 7,5 10:20 1,06 1,29 22,8 7,0
29/11/14 12:30 1,13 1,32 24,5 7,5 12:35 1,16 1,37 26,7 7,6 12:00 0,79 1,26 23,2 7,5
06/12/14 11:40 1,10 1,29 23,6 7,4 11:50 1,15 1,28 21,1 7,4 11:20 1,08 1,25 23,2 7,4
